JP2004301911A - Optical waveguide, method of manufacturing the same and optical waveguide device - Google Patents

Optical waveguide, method of manufacturing the same and optical waveguide device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the sink of a core layer (waveguide core) while suppressing the generation of a crack and bubbles in an optical waveguide. <P>SOLUTION: The optical waveguide has a lower clad layer 11, a core layer 12 and an upper clad layer 13 on a substrate, and is formed in a way that the core layer 12 is buried in the upper clad layer 13 and the lower clad layer 11, the lower clad layer 11 is formed with quartz glass based material which is formed by using trialykylcyril based compound as an organic source so that the softening temperature becomes higher than that of the upper clad layer 13 by a predetermined value. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信分野において各種の光伝送システム［例えば波長分割多重（ＷＤＭ）光伝送システム］に適用される光導波路及びその製造方法並びに光導波路デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インターネットの普及などによるデータトラフィックの爆発的増大に対応しうるフォトニックネットワークの実現に向けて、波長分割多重（ＷＤＭ）光通信網（ＷＤＭ光伝送システム）の構築が進められている。
このＷＤＭ光伝送システムでは、低コスト化を図るべく、光導波路を用いて種々の光部品や電子部品の機能を集積化しうる平面光波回路（ＰＬＣ：Ｐｌａｎｅｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ）技術を適用し、種々の機能を集積化するのが有効とされている。そして、このような種々の機能を集積化したＰＬＣデバイスの小型化・高集積化を簡易に実現することが望まれている。
【０００３】
ここで、ＷＤＭ光伝送システムにおいて用いられる石英系の埋込型光導波路（シリカガラス系光導波路）について、図１８を参照しながら説明する。
図１８に示すように、石英系の埋込型光導波路は、Ｓｉ基板１００上に下クラッド層１０１及び上クラッド層１０３によって周囲を取り囲まれたコア層１０２を備えて構成される。
【０００４】
このような石英系の埋込型光導波路は、以下のようにして作製される。
まず、下クラッド層１０１及びコア層１０２の材料であるシリカガラス（具体的には後述する）を順に堆積させ、熱処理を行なって透明ガラス化することで、Ｓｉ基板１００上に下クラッド層１０１及びコア層１０２を順に形成する。
次いで、例えばフォトリソグラフィーによってマスクパターンを形成した後、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ；ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ）法によるドライエッチングを行なってコア層１０２の不要部分を除去することで、所望のパターン（導波路パターン）を有するストライプ状（線状）のコア層（導波路コア）１０２を形成する。
【０００５】
そして、下クラッド層１０１及び導波路コア１０２上に上クラッド層１０３の材料となるシリカガラス（具体的には後述する）を堆積させ、熱処理を行なって透明ガラス化することで、コア層１０２の周囲が下クラッド層１０１及び上クラッド層１０３によって埋め込まれた埋込型光導波路が作製される。
ここで、クラッド層１０１，１０３は、クラッド層１０１，１０３の線膨張係数とＳｉ基板１００の線膨張係数との差を低減し、熱応力による複屈折を抑えるために、例えばＢＰＳＧ（ボロン・リン添加シリカガラス）を材料として形成するのが一般的である。
【０００６】
そして、クラッド層１０１，１０３となるＢＰＳＧ膜は、例えば有機ソースとしてテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ；ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ，Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４），テトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ；ｔｅｔｒａｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ，Ｓｉ（ＯＣＨ３）４），トリエチルフォスフェイト（ＴＥＯＰ；ｔｒｉｅｔｈｙｌｐｈｏｓｐｈａｔｅ，ＰＯ（ＯＣ２Ｈ５）３），トリメチルフォスフェイト（ＴＭＯＰ；ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｐｈｏｓｐｈａｔｅ，ＰＯ（ＯＣＨ３）３），トリエチルボレート（ＴＥＢ；ｔｒｉｅｔｈｙｌｂｏｒａｔｅ，Ｂ（ＯＣ２Ｈ５）３）及びトリメチルボレート（ＴＭＢ；ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｂｏｒａｔｅ，Ｂ（ＯＣＨ３）３）のうちの少なくとも１種類以上を組み合わせて使用し、例えば厚さ１５μｍ〜２０μｍに成膜することで形成される。例えば、トリエチルボレート（ＴＥＢ）は図１９に示すような構造を有する化合物である。
【０００７】
また、コア層１０２には、クラッド層１０１，１０３の材料として用いられるボロン・リン添加シリカガラス（ＢＰＳＧ；ｂｏｒｏｐｈｏｓｐｈｏ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）と比べて屈折率の高い材料、例えばＧＰＳＧ（ゲルマニウム・リン添加シリカガラス）を用いるのが一般的である。
そして、コア層１０２となるＧＰＳＧ膜は、例えば有機ソースとしてＴＥＯＳ，ＴＭＯＳ，ＴＥＯＰ，ＴＭＯＰ，テトラエトキシゲルマニウム（ＴＥＧ；ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｇｅｒｍａｎｉｕｍ，Ｇｅ（ＯＣ２Ｈ５）４）及びテトラメトキシゲルマニウム（ＴＭＧ；ｔｅｔｒａｍｅｔｈｏｘｙｇｅｒｍａｎｉｕｍ，Ｇｅ（ＯＣＨ３）４）のうちの少なくとも１種類以上を組み合わせて使用し、例えば厚さ１０μｍ以下に成膜して形成される。
【０００８】
このような一般的な光導波路のクラッド層１０１，１０３及びコア層１０２を形成する有機ソースとして用いられる材料はアルコキシ系化合物と総称される。
なお、埋込型光導波路に関する技術としては、例えば特許文献１〜７に開示されたものがある。
【０００９】
【特許文献１】
特開昭６３−１２４００６号公報
【特許文献２】
特開平５−１５７９２５号公報
【特許文献３】
特開平５−１００１２３号公報
【特許文献４】
特開平５−１２７０３２号公報
【特許文献５】
特開平８−１７９１４４号公報
【特許文献６】
特開２００１−５１１４３号公報
【特許文献７】
特開２００１−１８３５３８号公報
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＷＤＭ光伝送システムに用いられる埋込型光導波路では、種々の機能を集積化させる必要があるために、上述のように、線状のコア層１０２は、ＲＩＥ法によるドライエッチングによって微細なパターン（コアパターン）とされるため、隣接する線状のコア層１０２間には微細な溝Ｄができることになる。
【００１０】
このため、上クラッド層１０３を形成する際に、この微細な溝Ｄがボイド（埋込み不良）なく上クラッド層１０３によって埋め込まれるように、上クラッド層１０３の材料となるシリカガラス（例えばＢＰＳＧ）を堆積させた後、熱処理によってリフローさせることで、溝Ｄに上クラッド層１０３の材料となるシリカガラス（例えばＢＰＳＧ）が充填されるようにしている。
【００１１】
しかしながら、上述のように有機ソースとしてアルコキシ系化合物を用いて下クラッド層１０１を形成すると、リフローの際に下クラッド層１０１が軟化してしまい、この結果、図１８に示すように、下クラッド層１０１上に形成されたコア層（導波路コア）１０２が沈み込んでしまう場合がある。
ここで、図２０は、有機ソースとしてアルコキシ系化合物を用いてＳｉ基板（シリコン基板）上にクラッド層（ＢＰＳＧ膜）を形成する場合のホウ素（Ｂ）及び燐（Ｐ）の各組成（ｗｔ％）に対するクラック及び気泡の関係を例示した組成チャートである。
【００１２】
図２０中、斜線領域はクラックや気泡（成膜欠陥）が発生しやすい成膜欠陥発生組成領域を示しており、斜線領域以外の領域はクラックや気泡が発生しないフリー組成領域を示している。
クラッド層（アルコキシ系化合物を使用）に含まれるホウ素（Ｂ）及び燐（Ｐ）の組成（ｗｔ％）を決める際には、クラックや気泡が発生しないようにする必要があるが、図２０に示すようにフリー組成領域は狭いため、この点からの制約を受けることになる。
【００１３】
また、Ｓｉ基板上にクラッド層を形成する場合、Ｓｉ基板の線膨張係数とクラッド層の線膨張係数とに差があると、クラッド層に応力（内部応力）が生じることになる。
ここで、図２０中、破線は、応力がゼロ（応力＝０）の場合の等応力線を示している。例えば、Ｂ組成とＰ組成とを足したものが１１ｗｔ％（Ｂ組成＋Ｐ組成＝１１ｗｔ％）程度になるようにすると応力がゼロ（応力＝０）になる。なお、応力の大きさに応じてそれぞれの応力毎の等応力線を応力ゼロの場合の等応力線に平行な線として表すことができる。
【００１４】
そして、図２０中、破線の左側（下側）では、ホウ素組成（Ｂ組成），燐組成（Ｐ組成）の減少に応じて、応力は圧縮方向に大きくなり（逆に言うと、Ｂ組成，Ｐ組成の増加に応じて、応力は圧縮方向に小さくなる）、破線の右側（上側）では、ホウ素組成（Ｂ組成），燐組成（Ｐ組成）の増加に応じて、応力は引張方向に大きくなる（逆に言うと、Ｂ組成，Ｐ組成の減少に応じて、応力は引張方向に小さくなる）傾向がある。つまり、応力は、図２０中、破線で示す等応力線のところで最も小さくなり、この等応力線から離れるにしたがって大きくなる。
【００１５】
ここで、応力がゼロになるということは、クラッド層の線膨張係数とＳｉ基板の線膨張係数とが同じ（線膨張係数差がゼロ；線膨張係数差＝０）になることを意味する。このため、応力ゼロの場合の等応力線は等線膨張係数線と見ることもできる。
そして、図２０中、破線の左側（下側）では、ホウ素組成（Ｂ組成），燐組成（Ｐ組成）の減少に応じて、線膨張係数は小さくなり、破線の右側（上側）では、ホウ素組成（Ｂ組成），燐組成（Ｐ組成）の増加に応じて、線膨張係数は大きくなる傾向がある。このため、Ｓｉ基板との線膨張係数差（ｄｃｌａｄ−ｄＳｉ）は、図２０中、破線の左側（下側）では、Ｂ組成，Ｐ組成の減少に応じて大きくなり（即ち、負の値が大きくなり）、破線の右側（上側）では、ホウ素組成（Ｂ組成），燐組成（Ｐ組成）の増加に応じて大きくなる（即ち、正の値が大きくなる）傾向がある。つまり、クラッド層の線膨張係数は、図２０中、破線で示す等線膨張係数線のところでＳｉ基板１０の線膨張係数に最も近くなり（等しくなり）、この等線膨張係数線から離れるにしたがってＳｉ基板１０の線膨張係数との差が大きくなる。
【００１６】
また、図２０に示すように、屈折率はＰ組成が支配的であり、Ｐ組成が多いほど［即ち、ＢＰＳＧ組成中のＰ組成の割合（ｗｔ％）が高いほど］、屈折率が高くなり、Ｐ組成が少ないほど［即ち、ＢＰＳＧ組成中のＰ組成の割合（ｗｔ％）が低いほど］、屈折率が低くなる。なお、図２０中、一点鎖線は、上クラッド層１０３の目標屈折率と等しい屈折率の等屈折率線を示している。
【００１７】
コア層１０２の複屈折は、その側面を覆う上クラッド層１０３の応力が支配的であるため、上クラッド層１０３は応力がゼロ（応力＝０）となる（Ｓｉ基板１００との線膨張係数差がゼロ；線膨張係数差＝０となる）組成とするのが望ましい。
このため、一般に、上クラッド層１０３の組成は、所望の目標屈折率となるようにＰ組成を調整するとともに、応力がゼロ（応力＝０）になるように決定する。つまり、例えば図２０中、一点鎖線で示す等屈折率線と、図２０中、破線で示す応力ゼロの場合の等応力線とが交わる点のＢ組成及びＰ組成の割合（ｗｔ％）となるように、上クラッド層１０３の組成を決定する。
【００１８】
また、下クラッド層１０１の組成は、下クラッド層１０１の屈折率が上クラッド層１０３の屈折率と同じになるように、上クラッド層１０３とほぼ同じＰ組成になるように決定するのが一般的である。つまり、下クラッド層１０１の組成は、例えば図２０中、一点鎖線で示す等屈折率線上になるように決定する。
この場合、クラックや気泡が発生しないようにすべく、図２０に示すように、下クラッド層１０１のＢ組成及びＰ組成がフリー組成領域（図２０中、斜線領域以外の領域）に入るように、下クラッド層１０１と上クラッド層１０３との間のＢ組成の割合（ｗｔ％）の差を小さくすると（Ｂ組成差が不十分であると）、ＢＰＳＧの融点はＢ組成に強く依存するため、コア層１０２の沈み込みが生じてしまう。一方、コア層１０２の沈み込みが生じないように、Ｂ組成差を十分に確保すると、クラックが発生してしまうことになる。
【００１９】
このように、クラックや気泡が発生しないようにしながら、コア層１０２の沈み込みが生じないように、下クラッド層１０１の組成（Ｂ組成及びＰ組成）を決めるのは難しい。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、クラック及び気泡の発生を抑えながら、コア層（導波路コア）の沈み込みを抑えることができるようにした、光導波路及びその製造方法並びに光導波路デバイスを提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明の光導波路は、基板上に下クラッド層，コア層，上クラッド層を有し、コア層が上クラッド層及び下クラッド層に埋め込まれるように形成される光導波路であって、下クラッド層（下クラッド層の全体又は下クラッド層の少なくともコア層に接する部分）を、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いて形成されるシリカガラス系材料によって、軟化温度が上クラッド層（上クラッド層の全体又は上クラッド層の少なくともコア層近傍の部分）の軟化温度よりも所定温度以上高くなるように構成することを特徴としている（請求項１）。
【００２１】
好ましくは、下クラッド層を、基板に接する第１下クラッド層と、コア層に接する第２下クラッド層とを有するものとし、第１下クラッド層を、基板とほぼ等しい線膨張係数を持つように構成し、第２下クラッド層を、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いて形成されるシリカガラス系材料によって、軟化温度が前記上クラッド層の軟化温度よりも所定温度以上高くなるように構成する（請求項２）。
【００２２】
また、トリアルキルシリル系化合物は、Ｓｉ−Ｏ−Ｂ結合，Ｓｉ−Ｏ−Ｇｅ結合，Ｓｉ−Ｏ−Ｐ結合，Ｓｉ−Ｏ−Ｔｉ結合及びＳｉ−Ｏ−Ｔａ結合のうちの少なくとも１つ以上の結合を含むものとするのが好ましい（請求項３）。
さらに、上クラッド層は、基板の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を持つように構成するのが好ましい（請求項４）。
【００２３】
また、上クラッド層を、コア層に接する第１上クラッド層と、第１上クラッド層上に形成される第２上クラッド層とを有するものとし、第１上クラッド層が、基板の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を持つように構成し、第２上クラッド層が、基板の線膨張係数よりも大きい線膨張係数を持つように構成するのが好ましい（請求項５）。
【００２４】
さらに、コア層は、基板の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を持つように構成するのが好ましい（請求項６）。
本発明の光導波路デバイスは、上記請求項１〜６のいずれか１項に記載の光導波路を用いて構成される光導波路デバイスであって、コア層に沿うように上クラッド層上に設けられる薄膜ヒータと、コア層の熱抵抗を高める断熱溝とを備えることを特徴としている（請求項７）。
【００２５】
本発明の光導波路の製造方法は、基板上にコア層が上クラッド層及び下クラッド層に埋め込まれるように形成される光導波路の製造方法であって、基板上に、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いて形成されるシリカガラス系材料によって、軟化温度が上クラッド層の軟化温度よりも所定温度以上高くなるように下クラッド層を形成する下クラッド層形成工程と、下クラッド層上にコア層を形成するコア層形成工程と、コア層をパターニングして所望のパターンを有する導波路コアを形成する導波路コア形成工程と、下クラッド層上に形成された前記導波路コアの周囲を取り囲むように上クラッド層を形成する上クラッド層形成工程とを備えることを特徴としている（請求項８）。
【００２６】
好ましくは、下クラッド層形成工程は、基板上に、基板とほぼ等しい線膨張係数を持つ第１下クラッド層を形成する工程と、第１下クラッド層上に、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いて形成されるシリカガラス系材料によって、軟化温度が上クラッド層の軟化温度よりも所定温度以上高くなるように第２下クラッド層を形成する工程とを含むものとして構成する（請求項９）。
【００２７】
また、上クラッド層形成工程は、下クラッド層上に形成された導波路コアの周囲を取り囲むように基板の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を持つ第１上クラッド層を形成する工程と、第１上クラッド層上に、基板の線膨張係数よりも大きい線膨張係数を持つ第２上クラッド層を形成する工程とを含むものとして構成するのが好ましい（請求項１０）。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
（第１実施形態）
まず、第１実施形態にかかる光導波路及びその製造方法について、図１〜図３，図２１を参照しながら説明する。
【００２９】
図１に示すように、本光導波路は、基板１０上に形成したクラッド層１１，１３によって周囲を取り囲まれたコア層１２を備えて構成される。つまり、本光導波路は、ストライプ状（線状）のコア層１２がクラッド層１１，１３で埋め込まれた埋込型光導波路（例えば石英系の埋込型光導波路，シリカガラス系光導波路）として構成される。
【００３０】
ここで、基板１０は、例えば、シリコン基板（Ｓｉ基板），石英・ガラス基板等が使用される。
クラッド層は、基板１０上に形成された下クラッド層１１と、その下クラッド層１１上で所望の形状にパターニングされたストライプ状のコア層（導波路コア）１２の周囲を取り囲むように形成された上クラッド層１３からなる。
【００３１】
クラッド層１１，１３は、基板１０との線膨張係数差を低減し、熱応力による複屈折を低減するために、例えばＢＰＳＧ（ボロン・リン添加シリカガラス；シリカガラス系材料）によって形成する。本実施形態では、クラッド層１１，１３をＢＰＳＧ膜として形成するための有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を使用している。なお、有機ソースとして用いるトリアルキルシリル系化合物の詳細は後述する。
【００３２】
コア層１２は、クラッド層１１，１３に対して光の導波に必要とされる所要の屈折率差が得られるような屈折率を有し、所望のパターン（コアパターン，導波路パターン）を有するものとして形成される。コア層１２は、クラッド層１１，１３に比べて屈折率の高い材料を適用し、例えばＧＰＳＧ（ゲルマニウム・リン添加シリカガラス；シリカガラス系材料）を用いる。
【００３３】
本実施形態では、コア層１２をＧＰＳＧ膜として形成するための有機ソースとしてアルコキシ系化合物を使用している。例えば、コア層１２を形成する有機ソースとして、ＴＥＯＳ，ＴＭＯＳ，ＴＥＯＰ，ＴＭＯＰ，ＴＥＧ及びＴＭＧのうちの少なくとも１種類以上を組み合わせたアルコキシ系化合物を使用している。
以下、クラッド層１１，１３の有機ソースとして用いるトリアルキルシリル系化合物について具体的に説明する。
【００３４】
まず、一般にクラッド層の有機ソースとして用いられるアルコキシ系化合物に代えて、トリアルキルシリル系化合物を用いることにした理由を説明する。
ここで、図２１は、有機ソースとしてアルコキシ系化合物（ここではＴＥＯＳ，ＴＭＯＰ，ＴＥＢを組み合わせた有機ソース）を用い、常圧ＣＶＤ法によってクラッド層を形成した場合のホウ素（Ｂ）及び燐（Ｐ）の各組成（ｗｔ％）に対するクラック及び気泡の関係を例示した組成チャートである。
【００３５】
なお、ここでは、１ｍｍ厚で直径６インチのシリコン基板上に、４５０℃の成膜温度で２０μｍの膜厚のクラッド層を形成し、成膜後に８８０℃の熱処理を施したときの測定結果を示してある。
図２１に示すように、燐（Ｐ）の組成が実線で示した直線よりも小さな値（下側の領域）になるとクラックが発生し、ホウ素（Ｂ）の組成が破線で示した直線よりも大きな値（右側の領域）になると気泡が発生するようになる。つまり、クラックや気泡（成膜欠陥）が発生しないフリー組成領域は、図２１中の斜線で示す領域に限られ、これ以外の領域はクラックや気泡が発生しやすい成膜欠陥発生組成領域となり、クラッド層に含まれるホウ素（Ｂ）及び燐（Ｐ）の各濃度の設定には制約があることがわかる。
【００３６】
この場合、ホウ素（Ｂ）及び燐（Ｐ）の濃度設定によってクラッド層の屈折率が決定されることになるので、設計自由度の高い光導波路を実現するためには、組成選択範囲をより広くすることが望まれる。また、光導波路の屈折率に関しては、例えば方向性結合器などの光導波路デバイスにおいて屈折率のばらつき低減に対する要求が高まっている。さらに、光導波路に作用する内部応力等が要因となって発生する偏波モード分散（ＰＭＤ）や偏波依存損失（ＰＤＬ）を低減させ、光導波路の特性（偏波特性）を向上させることも要求される。
【００３７】
しかしながら、アルコキシ系化合物を用いる一般的な有機ソースでは、成膜中にホウ素（Ｂ）元素をドーピングしなければならず、成膜時の熱の影響が大きい。また、ドーピングの不均一性のためにウェハの面内や複数のウェハ間で組成が変動してしまうため、屈折率のばらつきを低減するにも限界があった。
また、光導波路の偏波特性を向上させるべく、偏波モード分散（ＰＭＤ）や偏波依存損失（ＰＤＬ）を低減させるには、クラッド層を形成するのに有機ソースとして用いられるアルコキシ系化合物のＢ組成を増加させれば良いことが知られているが、Ｂ組成を増加させると、クラッド層は膜厚が厚いため、クラックが発生し易くなり、また、成膜後の熱処理（例えば８００℃以上）によって気泡が生じるなどの影響を受けることになり、このようなクラックや気泡の発生は光導波路の損失等の要因となるため好ましくない。
【００３８】
また、クラッド層の膜厚が厚いため、クラックが発生し易くなるため、膜厚の薄いクラッド層を複数回に分けて形成する分割成膜を行なうことも考えられるが、これでは、工程が増えることになるため好ましくない。
そこで、本実施形態にかかる光導波路では、クラッド層１１，１３を形成するのに、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いるようにしている。
【００３９】
このようにクラッド層１１，１３の有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いることで、成膜時の熱の影響が少なくなるため、クラッド層１１，１３の組成変動が抑えられるようになり、屈折率のばらつきを低減した高品質の光導波路を実現できるようになる。また、トリアルキルシリル系化合物を用いることでダングリングボンド（未結合手）等も減少するため、クラックや気泡の発生が抑えられてクラッド層１１，１３の組成選択範囲を拡大させることも可能になる。
【００４０】
次に、本実施形態においてクラッド層１１，１３の有機ソースとして用いられるトリアルキルシリル系化合物について、具体的に説明する。
本実施形態では、クラッド層１１，１３はＢＰＳＧ膜として形成するため、クラッド層１１，１３の有機ソースとして用いるトリアルキルシリル系化合物は、例えばトリス（トリメチルシリル）ボレート［ＳｉＯＢ；ｔｒｉｓ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌ）ｂｏｒａｔｅ，Ｂ（ＯＳｉ（ＣＨ３）３）３］としている。
【００４１】
例えば図２に示すように、トリス（トリメチルシリル）ボレート（ＳｉＯＢ）は、分子構造内にトリメチルシリル結合［Ｓｉ（ＣＨ３）３−Ｏ−Ｂ］を持ち（即ち、図２に示すようにＳｉ−Ｏ−Ｂ結合が最初から有機ソースに含まれており）、Ｓｉ−Ｏの結合エネルギは高いため、Ｓｉ−Ｏ−Ｂの構造がＢＰＳＧ膜中に安定的に取り込まれるという特長を有する。
【００４２】
このため、成膜時の熱の影響や不均一なドーピングが要因となって面内やウェハ間で組成にばらつきが生じることがなく、屈折率のばらつきを抑えることができ、均一な屈折率分布を実現できるようになる。
さらに、トリアルキルシリル系化合物を有機ソースとする場合、アルコキシ系化合物を有機ソースとする場合に比べてダングリングボンド（未結合手）が少なくなるため、ダングリングボンドへの応力集中によるクラックの発生や炭素（Ｃ）や水素（Ｈ）との反応による気泡の発生を抑えることができ、この結果、コア及びクラッドの組成選択範囲を拡大することが可能となる。
【００４３】
ここで、クラッド層１１，１３の有機ソースをトリメチルシリル系化合物のみによって構成する場合、シリカガラスに含まれる添加物の割合を調整し難いという欠点がある。
具体的には、例えばクラッド層１１，１３の有機ソースにＳｉＯＢを用いる場合、Ｓｉに対するＢの割合は上述の図２からも明らかなように３：１で一定となる。シリカガラスに含まれる添加物の割合の調整を容易にするための１つの方法として、トリアルキルシリル系化合物にアルコキシ系化合物を組み合わせて有機ソースを構成し、トリアルキルシリル系化合物をアルコキシ系化合物とともに成膜する方法があり、このようにしても上述のようにトリアルキルシリル系化合物のみを用いる場合と同様の効果が得られる。
【００４４】
この場合、クラッドの有機ソースとしては、ＳｉＯＢのほか、ＴＥＯＳ，ＴＭＯＳ，ＴＥＧ，ＴＭＧ，ＴＥＯＰ，ＴＭＯＰ，ＴＥＢ及びＴＭＢのうちの少なくとも１種類以上を成膜条件に応じて任意に組み合わせたものを使用すれば良い。
具体的には、添加物組成を低減するには例えばＴＥＯＳ，ＴＭＯＳを用い、Ｂ組成を増加する場合には例えばＴＥＢ，ＴＭＢを用い、Ｐ組成を増加する場合にはＴＥＯＰ，ＴＭＯＰを用い、Ｇｅ組成を増加する場合にはＴＥＧ，ＴＭＧなどを用いるのが好ましい。
【００４５】
ここで、図３は、ＳｉＯＢ，ＴＥＢ及びＴＭＯＰを組み合わせた有機ソースを常圧ＣＶＤ法によりオゾンで分解してクラッド層（ＢＰＳＧ膜，シリカガラス膜）を形成した場合について、ホウ素および燐の各組成（ｗｔ％）に対するクラックおよび気泡の関係を例示した図である。
なお、ここでは１ｍｍ厚で直径６インチのシリコン基板上に、４５０℃の成膜温度で２０μｍの膜厚のクラッド層を形成し、成膜後に８８０℃の熱処理を施したときの測定結果が示してある。
【００４６】
図３に示すように、ＳｉＯＢ，ＴＥＢ及びＴＭＯＰを組み合わせた有機ソースを用いた場合には、アルコキシ系化合物のみを用いた場合（例えばＴＥＯＳ，ＴＭＯＰ及びＴＥＢを組み合わせた有機ソースを用いた場合；図２１参照）と比較すると明らかなように、クラック発生領域及び気泡発生領域が大幅に縮小され、図中の斜線部分に示すクラックや気泡の発生がないクラック・気泡フリー領域が拡大されて、ホウ素および燐の各組成の選択範囲が格段に広がることが分かる。
【００４７】
なお、本実施形態では、クラッド層１１，１３をＢＰＳＧ膜として形成するため、クラッド層１１，１３の有機ソースに含まれるトリアルキルシリル系化合物としてＳｉＯＢを用いているが、これ以外の添加物を含むトリアルキルシリル系化合物［分子構造内にＳｉＲ３−Ｏ−ａ結合（ただし、Ｒはアルキル基であり、ａはＢ，Ｐ，Ｇ，Ｔｉ，Ｔａ等の添加物に相当する物質である）を有する化合物］を用いても良い。
【００４８】
例えば、テトラキス（トリメチルシリル）ゲルマニウム［ＳｉＯＧ；ｔｅｔｒａｋｉｓ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌ）ｇｅｒｍａｎｉｕｍ，Ｇｅ（ＯＳｉ（ＣＨ３）３）４］，トリス（トリメチルシリル）フォスフェイト［ＳｉＯＰ；ｔｒｉｓ（ｔｒｉｍｅｔｈｙ１ｓｉ１ｙｌ）ｐｈｏｓｐｈａｔｅ，Ｐ（ＯＳｉ（ＣＨ３）３）３］，テトラキス（トリメチルシリル）チタニウム［ＳｉＯＴｉ；ｔｅｔｒａｋｉｓ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌ）ｔｉｔａｎｉｕｍ，Ｔｉ（ＯＳｉ（ＣＨ３）３）４］，テトラキス（トリメチルシリル）タンタル［ＳｉＯＴａ；ｔｅｔｒａｋｉｓ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌ）ｔａｎｔａｌｕｍ，Ｔａ（ＯＳｉ（ＣＨ３）３）４］などのトリアルキルシリル系化合物を用いることができる。なお、ＳｉＯＰは、ＳｉＯＢと合わせて用いることで、ＢＰＳＧ膜を形成できる。
【００４９】
つまり、クラッド層１１，１３の有機ソースとしては、Ｓｉ−Ｏ−Ｂ結合，Ｓｉ−Ｏ−Ｇｅ結合，Ｓｉ−Ｏ−Ｐ結合，Ｓｉ−Ｏ−Ｔｉ結合及びＳｉ−Ｏ−Ｔａ結合のうちの少なくとも１つ以上の結合を含むトリアルキルシリル系化合物を用いることができる。
ところで、下クラッド層１１を形成するのに、上述のようにトリメチルシリル系化合物を有機ソースとして用いるようにしても、下クラッド層１１と上クラッド層１３との間のＢ組成の割合（ｗｔ％）の差が小さくなると（Ｂ組成差が不十分であると）、コア層１２の沈み込みが生じてしまう場合がある。
【００５０】
ここで、図４は、有機ソースとしてトリメチルシリル系化合物を用い、常圧ＣＶＤ法によってシリコン基板上にクラッド層（ＢＰＳＧ膜）を形成する場合のホウ素（Ｂ）及び燐（Ｐ）の各組成（ｗｔ％）に対するクラック及び気泡の関係を例示した組成チャートである。
図４中、斜線領域はクラックや気泡（成膜欠陥）が発生しやすい成膜欠陥発生組成領域を示しており、斜線領域以外の領域はクラックや気泡が発生しないフリー組成領域を示している。
【００５１】
図４に示すように、有機ソースとしてトリメチルシリル系化合物を用いると、クラックや気泡の発生がないフリー組成領域が広がるため、クラッド層（トリメチルシリル系化合物）に含まれるホウ素（Ｂ）及び燐（Ｐ）の組成（ｗｔ％）を決める際に、組成設計の自由度が増すことになる。
また、Ｓｉ基板１０上にクラッド層１１，１３を形成する場合、Ｓｉ基板１０の線膨張係数とクラッド層１１，１３の線膨張係数とに差があると、クラッド層１１，１３に応力（内部応力）が生じることになる。
【００５２】
ここで、図４中、破線は、応力がゼロ（応力＝０）の場合の等応力線を示している。例えば、Ｂ組成とＰ組成とを足したものが１１ｗｔ％（Ｂ組成＋Ｐ組成＝１１ｗｔ％）程度になるようにすると応力がゼロ（応力＝０）になる。なお、応力の大きさに応じてそれぞれの応力毎の等応力線を応力ゼロの場合の等応力線に平行な線として表すことができる。
【００５３】
そして、図４中、破線の左側（下側）では、ホウ素組成（Ｂ組成），燐組成（Ｐ組成）の減少に応じて、応力は圧縮方向に大きくなり（逆に言うと、Ｂ組成，Ｐ組成の増加に応じて、応力は圧縮方向に小さくなる）、破線の右側（上側）では、ホウ素組成（Ｂ組成），燐組成（Ｐ組成）の増加に応じて、応力は引張方向に大きくなる（逆に言うと、Ｂ組成，Ｐ組成の減少に応じて、応力は引張方向に小さくなる）傾向がある。つまり、応力は、図４中、破線で示す等応力線のところで最も小さくなり、この等応力線から離れるにしたがって大きくなる。
【００５４】
ここで、応力がゼロになるということは、クラッド層の線膨張係数とＳｉ基板の線膨張係数とが同じ（線膨張係数差がゼロ；線膨張係数差＝０）になることを意味する。このため、応力ゼロの場合の等応力線は等線膨張係数線と見ることもできる。
そして、図４中、破線の左側（下側）では、ホウ素組成（Ｂ組成），燐組成（Ｐ組成）の減少に応じて、線膨張係数は小さくなり、破線の右側（上側）では、ホウ素組成（Ｂ組成），燐組成（Ｐ組成）の増加に応じて、線膨張係数は大きくなる傾向がある。このため、Ｓｉ基板との線膨張係数差（ｄｃｌａｄ−ｄＳｉ）は、図４中、破線の左側（下側）では、Ｂ組成，Ｐ組成の減少に応じて大きくなり（即ち、負の値が大きくなり）、破線の右側（上側）では、ホウ素組成（Ｂ組成），燐組成（Ｐ組成）の増加に応じて大きくなる（即ち、正の値が大きくなる）傾向がある。つまり、クラッド層の線膨張係数は、図４中、破線で示す等線膨張係数線のところでＳｉ基板１０の線膨張係数に最も近くなり（等しくなり）、この等線膨張係数線から離れるにしたがってＳｉ基板１０の線膨張係数との差が大きくなる。
【００５５】
また、図４に示すように、屈折率はＰ組成が支配的であり、Ｐ組成が多いほど［即ち、ＢＰＳＧ組成中のＰ組成の割合（ｗｔ％）が高いほど］、屈折率が高くなり、Ｐ組成が少ないほど［即ち、ＢＰＳＧ組成中のＰ組成の割合（ｗｔ％）が低いほど］、屈折率が低くなる。なお、図４中、一点鎖線は、上クラッド層１３の目標屈折率と等しい屈折率の等屈折率線を示している。
【００５６】
ここで、コア層（導波路コア）１２の複屈折は、その側面を覆う上クラッド層１３の応力が支配的であるため、上クラッド層１３は応力がゼロ（応力＝０）となる（Ｓｉ基板１０との線膨張係数差がゼロ；線膨張係数差＝０となる）組成とするのが望ましい。
このため、上クラッド層１３の組成は、所望の目標屈折率となるようにＰ組成を調整するとともに、応力がゼロ（応力＝０）になるように決定する。つまり、上クラッド層１３は、Ｓｉ基板１０の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を持つものとして構成される。
【００５７】
具体的には、図４中、一点鎖線で示す等屈折率線と、図４中、破線で示す応力ゼロの場合の等応力線とが交わる点のＢ組成及びＰ組成の割合（ｗｔ％）となるように、上クラッド層１３の組成を決定する。
また、下クラッド層１１の組成は、下クラッド層１１の屈折率が上クラッド層１３の屈折率と同じになるように、上クラッド層１３とほぼ同じＰ組成になるように決定する。つまり、下クラッド層１１の組成は、例えば図４中、一点鎖線で示す等屈折率線上になるように決定する。
【００５８】
この場合、クラックや気泡が発生しないようにすべく、図４に示すように、下クラッド層１１のＢ組成及びＰ組成がフリー組成領域（図４中、斜線領域以外の領域）に入るようにするのは容易であるものの、下クラッド層１１と上クラッド層１３との間のＢ組成の割合（ｗｔ％）の差を小さくすると（Ｂ組成差が不十分であると）、コア層１２の沈み込みが生じてしまう。
【００５９】
ここで、クラッド層１１，１３の軟化温度（融点）は、上述した応力の傾向に近く、Ｂ組成，Ｐ組成の増加に応じて軟化温度は低くなる傾向がある。
例えば、下クラッド層１１と上クラッド層１３との間のＢ組成差が不十分であると、下クラッド層１１の軟化温度が、上クラッド層１３の軟化温度に近づくことになる。
【００６０】
このように下クラッド層１１の軟化温度が上クラッド層１３の軟化温度に近い場合、上クラッド層１３を形成する際に上クラッド層１３の材料となるＢＰＳＧをリフローさせると（リフローさせる場合の熱処理温度は上クラッド層１３の軟化温度に基づいて設定される）、下クラッド層１１も軟化してしまい、この結果、下クラッド層１１上に形成されたコア層（導波路コア）１２が沈み込んでしまうことになる。また、下クラッド層１１の軟化温度が上クラッド層１３の軟化温度以下である場合（即ち、図４中、下クラッド組成が上クラッド組成よりも右側の場合）も同様である。
【００６１】
そこで、本実施形態では、コア層１２の沈み込みを防止すべく、下クラッド層１１の軟化温度（融点）が上クラッド層１３の軟化温度よりも所定温度以上高くなるようにしている（即ち、下クラッド層１１の軟化温度（融点）と上クラッド層１３の軟化温度との温度差が所定温度以上になるようにしている）。つまり、下クラッド層１１のＢ組成の割合（ｗｔ％）を、上クラッド層１３のＢ組成の割合よりも所定割合（例えば４ｗｔ％）以上低く設定している［即ち、下クラッド層１１と上クラッド層１３との間のＢ組成の割合（ｗｔ％）の差（Ｂ組成差）が所定割合（例えば４ｗｔ％）以上になるように設定している］。基本的には、下クラッド層１１のＢ組成の割合が、図４中、フリー組成領域内で、かつ、等屈折率線上でできるだけ左側になるように設定すれば良い。
【００６２】
具体的には、有機ソースに例えばＴＥＯＳ，ＴＭＯＳなどを含ませることで、ＴＥＢ，ＴＭＢなどの量を減少させて、下クラッド層１１のＢ組成が低減されるようにすれば良い。例えば、上クラッド層１３にＴＥＢを添加する場合には、下クラッド層１１はＴＥＢの量を減らして（例えばＴＥＢの量をゼロにして）、下クラッド層１１のＢ組成を低減させるのが好ましい。
【００６３】
上述のように、クラッド層１１，１３の有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いることで、クラックや気泡が発生しないフリー組成領域を十分に広くした上で、下クラッド層１１の軟化温度が上クラッド層１３の軟化温度よりも所定温度以上高くなるように、下クラッド層１１のＢ組成の割合が上クラッド層１３のＢ組成の割合よりも所定割合以上低く下クラッド層１１のＢ組成を設定することで、クラックや気泡の発生を抑えながら、コア層１２の沈み込みを抑えることができるようになる。
【００６４】
また、このように構成すれば、クラックが発生しないようにしながら、一括成膜でクラッド層１１，１３を形成できることになる。これにより、高機能なＰＬＣデバイスを小型・高集積に作成することができるようになる。
なお、本実施形態では、コア層１２の有機ソースとしてアルコキシ系化合物を用いているが、これに限られるものではなく、例えば、ＳｉＯＧ，ＳｉＯＴｉ，ＳｉＯＴａ，ＳｉＯＢ，ＳｉＯＰ等のトリアルキルシリル系化合物を含むものを有機ソースとして用いることもできる。
【００６５】
また、本実施形態では、下クラッド層１１及び上クラッド層１３の双方のクラックや気泡の発生を抑えるべく、下クラッド層１１及び上クラッド層１３の有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を含むものを用いているが、クラックや気泡の発生を抑えながら、コア層（導波路コア）１２の沈み込みを抑えるという本発明の目的を達成するためには、少なくとも下クラッド層１１の有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を含むものを用いれば良い。このため、上クラッド層１３は、例えば有機ソースとしてアルコキシ系化合物を含むものを用いることもできる。但し、本実施形態のように、上クラッド層１３についても、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を含むものを用いるのが好ましい。
【００６６】
次に、本光導波路の製作プロセスについて、図５を参照しながら詳しく説明する。
本光導波路の製作プロセスは、図５（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、基板（例えばＳｉ基板）１０上に下クラッド層１１及びコア層１２の成膜を行なう第１工程と、所望のパターンを持つ導波路コア１２の形成を行なう第２工程と、上クラッド層１２の一部の成膜を行なう第４工程と、上クラッド層１２の残り部分の成膜を行なう第４工程とに大別される。
【００６７】
これらの第１〜第４工程は、クラッド層１１，１３及びコア層１２を形成する有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いる点を除いて、アルコキシ系化合物を用いる一般的な光導波路の製作プロセスと同様であり、使用する製造装置や成膜条件は基本的に共通であるため、既存の設備をそのまま利用することが可能である。
【００６８】
以下、各工程で行われる処理について、図５（Ａ）〜（Ｄ）を参照しながら具体的に説明する。
第１工程（下板成膜工程）では、図５（Ａ）に示すように、まず、少なくともトリアルキルシリル系化合物（例えばＳｉＯＢ）を含むものを有機ソースとし、常圧ＣＶＤ装置を用いて有機ソースをオゾンで分解することにより、Ｓｉ基板１０上にＢＰＳＧ膜を成膜することで下クラッド層１１が形成される（下クラッド層形成工程）。この下クラッド層１１の成膜には、熱応力低減観点から、低温成膜が可能な常圧化学気相堆積（ＣＶＤ；ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いるのが好適である。
【００６９】
ここで、ＢＰＳＧ膜としての下クラッド層１１を形成するのに用いられる有機ソースは、トリアルキルシリル系化合物（例えばＳｉＯＢ）のほかに、成膜条件に応じて、アルコキシ系化合物（例えばＴＥＯＰ，ＴＭＯＰ，ＴＥＢ，ＴＭＢ）の中から任意に組み合わせたものを使用すれば良い。
具体的には、例えば３８０〜４５０℃の成膜温度にて、１５〜２０μｍの膜厚のＢＰＳＧ膜を基板１０上に堆積させて下クラッド層１１とすることが可能である。この下クラッド層１１は、さらに、水分やカーボンを除去するために、８００〜１０００℃のファーネスタイプの熱処理炉にて１時間程度のアニール処理が施される。
【００７０】
なお、第１工程により形成される下クラッド層１１については、偏波モード分散（ＰＭＤ）や偏波依存損失（ＰＤＬ）の低減を図るために、Ｂ組成の割合（ホウ素の濃度）を１ｗｔ％以上とするのが良い。また、コア１２との屈折率差を大きくするためにはＰ組成の割合（燐の濃度）を下げる必要があるが、クラックの発生を防ぐことを考慮するとＰ組成の割合は１ｗｔ％以上とするのが望ましい。
【００７１】
具体的には、クラックや気泡の発生がないフリー組成領域内でホウ素および燐の各組成を選択して下クラッド層１１を形成することになる。
特に、本実施形態では、コア層１２の沈み込みを防止すべく、下クラッド層１１の軟化温度（融点）が上クラッド層１３の軟化温度よりも所定温度以上高くなるようにしている。つまり、下クラッド層１１のＢ組成の割合（ｗｔ％）を、上クラッド層１３のＢ組成の割合よりも所定割合（例えば４ｗｔ％）以上低く設定している。具体的には、有機ソースに例えばＴＥＯＳ，ＴＭＯＳなどを含ませることで、下クラッド層１１のＢ組成が低減されるようにすれば良い。
【００７２】
次に、図５（Ａ）に示すように、アルコキシ系化合物（例えばＴＥＯＳ）を有機ソースとし、常圧ＣＶＤ法を用いて有機ソースをオゾンで分解することにより、下クラッド層１１上にコア層（ＧＰＳＧ膜）１２が形成される（コア層形成工程）。このように、下クラッド層１１及びコア層１２の成膜には、熱応力低減観点から、低温成膜が可能な常圧ＣＶＤ（化学気相堆積）法を用いるのが好適である。
【００７３】
ここで、ＧＰＳＧ膜としてのコア層１２を形成するのに用いられる有機ソースは、成膜条件に応じて、アルコキシ系化合物（例えばＴＥＯＳ，ＴＭＯＳ，ＴＥＯＰ，ＴＭＯＰ，ＴＥＧ，ＴＭＧ）の中から任意に組み合わせたものを使用すれば良い。
具体的には、例えば３８０〜４５０℃の成膜温度にて、５〜７μｍの膜厚のＧＰＳＧ膜を下クラッド層１１上に堆積させてコア層１２とすることが可能である。このコア層１２についても下クラッド層１１と同様のアニール処理が施される。
【００７４】
なお、コア層１２のＧｅ組成（ゲルマニウムの濃度）は、下クラッド層１１に対して光の導波に必要とされる所望の屈折率差が得られるように調整されているものとする。
第２工程（コア層加工工程，導波路コア形成工程）では、図５（Ｂ）に示すように、コア層１２上に所望のコアパターンがフォトリソグラフィー法によりパターニングされる。そして、ＲＩＥ法によって選択的にエッチング（ドライエッチング）を行うことでコア層１２の不要部分が除去されて、図５（Ｂ）に示すような線状（ストライプ状）のコア層（導波路コア）１２が形成される。
【００７５】
第３工程（埋込成膜第１工程，上クラッド層形成工程）では、図５（Ｃ）に示すように、上述の第１工程と同一の条件にて、下クラッド層１１及び導波路コア１２上に、ストライプ状の導波路コア１２が埋め込まれるように、上クラッド層１３の一部が形成される（埋込成膜）。
具体的には、上クラッド層１３の一部を所定の厚さの薄膜として成膜すべく、下クラッド層１１や導波路コア１２上にシリカガラス系材料（例えばＢＰＳＧ）を堆積させた後、熱処理によってリフローさせる。これにより、ストライプ状の導波路コア１２間にボイドが生じないように、例えば隣接するストライプ状の導波路コア１２間に形成されている溝がシリカガラス系材料（例えばＢＰＳＧ）によって確実に埋め込まれる。
【００７６】
この場合、上述のように、下クラッド層１１の軟化温度（融点）が上クラッド層１３の軟化温度よりも所定温度以上高くなるようにしているため、上クラッド層１３をリフローの際に、下クラッド層１１が軟化してしまうことがなく、導波路コア１２が沈み込んでしまうのを防止することができる。
第４工程（埋込成膜第２工程，上クラッド層形成工程）では、図５（Ｄ）に示すように、上述の第１工程と同一の条件にて、上述の第３工程において形成された上クラッド層１３の一部の上に、上クラッド層１３全体の厚さが所望の厚さになるように上クラッド層１３の残りの部分が形成される。なお、下クラッド層１１と同一の条件で形成された上クラッド層１３の屈折率は、下クラッド層１１の屈折率と一致させる。
【００７７】
具体的には、少なくともトリアルキルシリル系化合物（例えばＳｉＯＢ）を含むものを有機ソースとし、常圧ＣＶＤ法を用いて有機ソースをオゾンで分解することにより、下クラッド層１１及びコア層１２上にＢＰＳＧ膜を成膜することで上クラッド層１３が形成される。このように、上クラッド層１３の成膜には、熱応力低減観点から、低温成膜が可能な常圧ＣＶＤ（化学気相堆積）法を用いるのが好適である。
【００７８】
ここで、ＢＰＳＧ膜としての下クラッド層１１を形成するのに用いられる有機ソースは、トリアルキルシリル系化合物（例えばＳｉＯＢ）のほかに、成膜条件に応じて、アルコキシ系化合物（例えばＴＥＯＰ，ＴＭＯＰ，ＴＥＢ，ＴＭＢ）の中から任意に組み合わせたものを使用すれば良い。
したがって、本実施形態にかかる光導波路及びその製造方法によれば、クラック及び気泡の発生を抑えながら、コア層（導波路コア）１２の沈み込みを抑えることができるという利点がある。このようにコア層（導波路コア）１２の沈み込みを抑えることができるため、所望の導波路構造を安定的に実現でき、高品質の光導波路の製作が可能となる。
【００７９】
特に、コア及びクラッドを形成する有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いることにより（例えば新規成膜ソースであるＳｉＯＢを用いることにより）、クラック及び気泡の発生が抑えられてコア及びクラッドの組成選択範囲を拡大することが可能となり、クラッド層１１，１３及びコア層１２の各屈折率を高い自由度で設計することが可能になる。また、クラッド層１１，１３やコア層１２の屈折率を矩形分布とすることができるため、屈折率の制御性に優れる。また、コア加工時のマスクパターンにより様々な形状の導波路コア１２を形成することができ、高機能なＰＬＣデバイスを小型・高集積に作製することができる。
【００８０】
また、クラッド層１１，１３の成膜の際にクラックが発生するのを抑えることができるため、一括成膜が可能となる。
また、コア層１２の応力を低減し、複屈折を抑えることにより、導波特性としての偏波モード分散（ＰＭＤ；ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）や偏波依存損失（ＰＤＬ；ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ １ｏｓｓ）を低減することができ、各種の光伝送装置に適用される光導波路として十分に耐え得る特性を実現することが可能である。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態にかかる光導波路及びその製造方法について、図６，図７を参照しながら説明する。
【００８１】
本実施形態にかかる光導波路は、第１実施形態のものと、下クラッド層を２層に分け、異なる組成となるように構成する点が異なる。なお、その他の構成については、上述の第１実施形態のものと同様であるため、ここではその説明を省略する。
つまり、本光導波路は、図６に示すように、基板（Ｓｉ基板）２０上に形成したクラッド層（ＢＰＳＧ膜）２５（２１，２４），２３によって周囲を取り囲まれたコア層（ＧＰＳＧ膜）２２を備えて構成される。つまり、本光導波路は、ストライプ状（線状）のコア層（導波路コア）２２がクラッド層２５（２１，２４），２３で埋め込まれた埋込型光導波路（例えば石英系の埋込型光導波路，シリカガラス系光導波路）として構成される。
【００８２】
特に、本実施形態では、図６に示すように、下クラッド層２５が、基板２０に接する第１下クラッド層２４と、コア層２２に接する部分（コア層２２の近傍部分）を含む第２下クラッド層２１との２層構造になっている。
ここで、第２下クラッド層２１は、上述の第１実施形態の下クラッド層と同様に、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物（例えばＳｉＯＢ）を用いて形成されるシリカガラス系材料によって、軟化温度が上クラッド層の軟化温度よりも所定温度以上高くなるように構成される。
【００８３】
一方、第１下クラッド層２４は、上述の第１実施形態の上クラッド層と同様に、基板２０の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を持つように構成する。つまり、第１下クラッド層２４の組成は、図７に示すように、上述の第１実施形態の上クラッド層と同様に、応力がゼロ（応力＝０）となるようにする。
具体的には、図７中、一点鎖線で示す等屈折率線と、図７中、破線で示す応力ゼロの場合の等応力線とが交わる点のＢ組成及びＰ組成の割合（ｗｔ％）となるように、第１下クラッド層２４の組成を決定する。
【００８４】
ここで、下クラッド層２５を２層に分けて構成するのは、以下の理由による。
つまり、光導波路の複屈折は、上クラッド層２３が受ける応力が支配的である。この上クラッド層２３が受ける応力は、上クラッド層２３とＳｉ基板２０との線膨張係数差によって生じることになるが、上述の第１実施形態のように下クラッド層の軟化温度が高くなるように設計すると、下クラッド層の線膨張係数が上クラッド層の線膨張係数よりも小さくなり（即ち、下クラッド層とＳｉ基板との線膨張係数差が、上クラッド層とＳｉ基板との線膨張係数差よりも大きくなり）、この結果、Ｓｉ基板と上クラッド層の線膨張係数が等しくなるように設計したとしても、下クラッド層から上クラッド層に応力（引張方向）が生じることになる。
【００８５】
このため、本実施形態では、このような点を考慮して、下クラッド層２５から上クラッド層２３への応力（引張応力）を低減するために、下クラッド層２５を、内部応力が生じる原因となる高軟化温度（高融点）の組成部分をできるだけ少なくしたものとして構成している。つまり、本実施形態では、下クラッド層２５を、軟化温度が上クラッド層２３の軟化温度よりも所定温度以上高くなるように設計した第２下クラッド層（高軟化温度層）２１と、下クラッド層２５から上クラッド層２３への応力を低減するように設計した第１下クラッド層（応力低減層）２４との２層構造とし、第２下クラッド層２４の厚さをできるだけ薄くしている。
【００８６】
本実施形態にかかる光導波路の製造方法は、上述の第１実施形態の製造方法と第１工程に含まれる下クラッド層形成工程が異なる。なお、その他の工程については、上述の第１実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。
つまり、本実施形態では、光導波路の下クラッド層を２層構造とするため、下クラッド層形成工程は、基板２０上に基板２０の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を持つ第１下クラッド層２４を形成する工程と、第１下クラッド層２４上に、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いて形成されるシリカガラス系材料によって、軟化温度が上クラッド層２３の軟化温度よりも所定温度以上高くなるように第２下クラッド層２１を形成する工程とを含むものとして構成される。
【００８７】
したがって、本実施形態にかかる光導波路及びその製造方法によれば、下クラッド層２５の少なくともコア層２２に接する部分（コア層２２の近傍部分；第２下クラッド層２１）だけは上クラッド層２３よりも高軟化温度になるように構成し、下クラッド層２５のコア層（導波路コア）２２に接する部分以外の部分（第１下クラッド層２４）から上クラッド層２３に生じる応力（内部応力）を低く抑えることができるように構成しているため、上述の第１実施形態と同様に、クラック及び気泡の発生を抑えながら、コア層（導波路コア）２２の沈み込みを抑えることができるとともに、光導波路の複屈折をより低減させることができるため、偏波モード分散（ＰＭＤ）や偏波依存損失（ＰＤＬ）の低減に有効である。
【００８８】
なお、上述の実施形態では、光導波路の複屈折を低減されるべく、第１下クラッド層２４は、Ｓｉ基板２０の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を持つように構成しているが、クラック及び気泡の発生を抑えながら、コア層（導波路コア）２２の沈み込みを抑えることができるようにするためには、第１下クラッド層２４をこのように構成する必要はなく、第１下クラッド層２４の組成は自由に選択することができる。
【００８９】
また、本実施形態では、第１下クラッド層２４及び第２下クラッド層２１の双方のクラックや気泡の発生を抑えるべく、第１下クラッド層２４及び第２下クラッド層２１の有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を含むものを用いているが、クラックや気泡の発生を抑えながら、コア層（導波路コア）２２の沈み込みを抑えるという本発明の目的を達成するためには、少なくとも第２下クラッド層２１の有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を含むものを用いれば良い。このため、第１下クラッド層２４は、例えば有機ソースとしてアルコキシ系化合物を含むものを用いることもできる。但し、本実施形態のように、第１下クラッド層２４についても、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を含むものを用いるのが好ましい。
（第３実施形態）
次に、第３実施形態にかかる光導波路及びその製造方法について、図８，図９を参照しながら説明する。
【００９０】
本実施形態にかかる光導波路は、第１実施形態のものと、上クラッド層を２層に分け、異なる組成となるように構成する点が異なる。なお、その他の構成については、上述の第１実施形態のものと同様であるため、ここではその説明を省略する。
つまり、本光導波路は、図８に示すように、基板（Ｓｉ基板）３０上に形成したクラッド層（ＢＰＳＧ膜）３１，３６（３３，３５）によって周囲を取り囲まれたコア層（ＧＰＳＧ膜）３２を備えて構成される。つまり、本光導波路は、ストライプ状（線状）のコア層（導波路コア）３２がクラッド層３１，３６（３３，３５）で埋め込まれた埋込型光導波路（例えば石英系の埋込型光導波路，シリカガラス系光導波路）として構成される。
【００９１】
特に、本実施形態では、図８に示すように、上クラッド層３６が、コア層３２に接する部分（コア層３２の近傍部分）を含む第１上クラッド層３３と、第１上クラッド層３３上に形成される第２上クラッド層３５との２層構造になっている。
ここで、第１上クラッド層３３は、上述の第１実施形態の上クラッド層と同様に、Ｓｉ基板３０の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を持つように構成される。つまり、第１上クラッド層３３の組成は、図９に示すように、上述の第１実施形態の上クラッド層と同様に、応力がゼロ（応力＝０）となるようにする。
【００９２】
具体的には、図９中、一点鎖線で示す等屈折率線と、図９中、破線で示す応力ゼロの場合の等応力線とが交わる点のＢ組成及びＰ組成の割合（ｗｔ％）となるように、第１上クラッド層３３の組成を決定する。
一方、第２上クラッド層３５が、図９に示すように、Ｓｉ基板３０の線膨張係数よりも大きい線膨張係数を持つように構成される。
【００９３】
このように、本実施形態では、第２上クラッド層３５の線膨張係数を第１上クラッド層３３の線膨張係数よりも大きく（即ち、Ｓｉ基板３０の線膨張係数よりも大きく）決定することで、第１上クラッド層３３に圧縮応力を生じさせることで、上述の第２実施形態において指摘したように下クラッド層と上クラッド層との線膨張係数差によって上クラッド層に生じる引張応力が打ち消されるようにしている。
【００９４】
なお、本実施形態では、上クラッド層３６を第１上クラッド層３３と第２上クラッド層３５との２層構造とし、第２上クラッド層３５によって第１上クラッド層３３に圧縮応力を生じさせるよう設計したが、これに限られるものではなく、上クラッドを２層化しなくても、上クラッド層３６全体の線膨張係数をＳｉ基板３０の線膨張係数よりも大きく決定することで、上クラッド層３６全体にわずかに圧縮応力が生じるようにして、下クラッド層と上クラッド層との線膨張係数差によって上クラッド層に生じる引張応力が打ち消されるようにすることも可能である。
【００９５】
本実施形態にかかる光導波路の製造方法は、上述の第１実施形態の製造方法と第３，４工程の上クラッド層形成工程が異なる。なお、その他の工程については、上述の第１実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。
つまり、本実施形態では、光導波路の上クラッド層３６を２層構造とするため、上クラッド層形成工程は、下クラッド層３１上に形成された導波路コア３２の周囲を取り囲むように基板３０の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を持つ第１上クラッド層３３を形成する工程（第１上クラッド層形成工程）と、第１上クラッド層３３上に、基板３０の線膨張係数よりも大きい線膨張係数を持つ第２上クラッド層３５を形成する工程（第２上クラッド層形成工程）とを含むものとして構成される。
【００９６】
例えば、上述の第１実施形態の第３工程を、第１上クラッド層形成工程とし、上述の第１実施形態の第４工程を、第２上クラッド層形成工程とすれば良い。
したがって、本実施形態にかかる光導波路及びその製造方法によれば、下クラッド層３１は上クラッド層３６のコア層（導波路コア）３２に接する部分（コア層３２の近傍部分；第１上クラッド層３３）よりも高軟化温度になるように構成し、上クラッド層３６のコア層（導波路コア）３２に接する部分（コア層３２の近傍部分；第１上クラッド層３３）に生じる応力（内部応力）を低く抑えることができるように構成しているため、上述の第１実施形態と同様に、クラック及び気泡の発生を抑えながら、コア層３２の沈み込みを抑えることができるとともに、光導波路の複屈折をより低減させることができるため、偏波モード分散（ＰＭＤ）や偏波依存損失（ＰＤＬ）を低減させて偏波特性を向上させるのに有効である。
【００９７】
なお、上述の実施形態では、光導波路の複屈折を低減されるべく、第２上クラッド層３５をＳｉ基板３０の線膨張係数よりも大きい線膨張係数を持つように構成しているが、クラック及び気泡の発生を抑えながら、コア層３２の沈み込みを抑えることができるようにするためには、第２上クラッド層３５をこのように構成する必要はなく、第２上クラッド層３５の組成は自由に選択することができる。
【００９８】
また、本実施形態では、下クラッド層３１及び上クラッド層３６の双方のクラックや気泡の発生を抑えるべく、下クラッド層３１及び上クラッド層３６の有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を含むものを用いているが、クラックや気泡の発生を抑えながら、コア層（導波路コア）３２の沈み込みを抑えるという本発明の目的を達成するためには、少なくとも下クラッド層３１の有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を含むものを用いれば良い。このため、上クラッド層３６は、例えば有機ソースとしてアルコキシ系化合物を含むものを用いることもできる。但し、本実施形態のように、上クラッド層３６についても、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を含むものを用いるのが好ましい。（第４実施形態）
次に、第４実施形態にかかる光導波路及びその製造方法について、図１０を参照しながら説明する。
【００９９】
本実施形態にかかる光導波路は、上述の第２実施形態のものと第３実施形態のものとを組み合わせたものである。
つまり、本光導波路は、図１０に示すように、基板（Ｓｉ基板）４０上に形成したクラッド層（ＢＰＳＧ膜）４４，４１，４３，４５によって周囲を取り囲まれたコア層（ＧＰＳＧ膜）４２を備えて構成される。つまり、本光導波路は、ストライプ状（線状）のコア層（導波路コア）４２がクラッド層４４，４１，４３，４５で埋め込まれた埋込型光導波路（例えば石英系の埋込型光導波路，シリカガラス系光導波路）として構成される。
【０１００】
特に、本実施形態では、図１０に示すように、下クラッド層は、基板４０に接する第１下クラッド層４４と、コア層４２に接する部分（コア層４２の近傍部分）を含む第２下クラッド層４１との２層構造になっている。また、図１０に示すように、上クラッド層は、コア層４２に接する部分（コア層４２の近傍部分）を含む第１上クラッド層４３と、第１上クラッド層４３上に形成される第２上クラッド層４５との２層構造になっている。
【０１０１】
なお、光導波路の構造及びその製造方法の詳細は、上述の第２，３実施形態のものと同様であるため、ここではその説明を省略する。
したがって、本実施形態にかかる光導波路及びその製造方法によれば、上述の第２，３実施形態の構成によって得られる効果に加え、上述の第２実施形態において指摘したように下クラッド層と上クラッド層との線膨張係数差によって上クラッド層に生じる引張応力を低減するのに、第１下クラッド層４４や第２上クラッド層４５の線膨張係数をそれほど大きく変える必要がないため、組成設計上の自由度が増すという利点がある。つまり、第１下クラッド層４４や第２上クラッド層４５の組成を変えることで、それほど大きな引張応力や圧縮応力を生じさせる必要がないため、組成設計上の自由度が増すという利点がある。
（第５実施形態）
次に、第５実施形態にかかる光導波路及びその製造方法について、図１１を参照しながら説明する。
【０１０２】
本実施形態にかかる光導波路は、第１実施形態のものに対し、表面保護層が設けられている点が異なる。
つまり、本光導波路は、図１１に示すように、基板（Ｓｉ基板）５０上に形成したクラッド層（ＢＰＳＧ膜）５１，５３によって周囲を取り囲まれたコア層（ＧＰＳＧ膜）５２を備えて構成される。つまり、本光導波路は、ストライプ状（線状）のコア層（導波路コア）５２がクラッド層５１，５３で埋め込まれた埋込型光導波路（例えば石英系の埋込型光導波路，シリカガラス系光導波路）として構成される。そして、上クラッド層５３の表面上に保護層（表面保護層）５６が設けられた構造になっている。
【０１０３】
なお、その他の構成及びその製造方法については、上述の第１実施形態のものと同様であるため、ここではその説明を省略する。
ここで、表面保護層５６は、低添加物濃度のＢＰＳＧ（図４中、Ｂ組成，Ｐ組成がともに低い領域の組成となる）、ＰＳＧ（リンドープ・シリカガラス；図４中、Ｂ組成が０ｗｔ％である縦軸上の組成となる）、或いは、ＮＳＧ（ノンドープ・シリカガラス；図４中、Ｂ組成及びＰ組成が０ｗｔ％である原点の組成となる）等によって形成するのが好ましい。
【０１０４】
したがって、本実施形態にかかる光導波路及びその製造方法によれば、上述の第１実施形態の構成によって得られる効果に加え、表面保護層５６が設けられていることで、上クラッド層５３を構成するＢＰＳＧ膜が大気中の水分等によって変質してしまうのを防止できるという利点がある。本実施形態にかかる光導波路では、一般的な光導波路と比べて、上クラッド層５３のＢ組成の割合（ｗｔ％）を高くするため、表面保護層５６を設けて上クラッド層５３の変質を防止することは特に有効である。
（第６実施形態）
次に、第６実施形態にかかる光導波路及びその製造方法について、図１２，図１３を参照しながら説明する。
【０１０５】
本実施形態にかかる光導波路は、第１実施形態のものに対し、コア層（導波路コア）をＢＰＳＧ膜として形成している点が異なる。
つまり、本光導波路は、図１２に示すように、基板（Ｓｉ基板）６０上に形成したクラッド層（ＢＰＳＧ膜）６１，６３によって周囲を取り囲まれたコア層（ＧＰＳＧ膜）６２を備えて構成される。つまり、本光導波路は、ストライプ状（線状）のコア層（導波路コア）６２がクラッド層６１，６３で埋め込まれた埋込型光導波路（例えば石英系の埋込型光導波路，シリカガラス系光導波路）として構成される。
【０１０６】
特に、本実施形態では、コア層６２は、例えばＢＰＳＧ（ボロン・リン添加シリカガラス；シリカガラス系材料）によって形成される。例えば、上述の第１実施形態のものと同様に、コア層６２をＢＰＳＧ膜として形成するための有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を使用すれば良い。
ここで、ＢＰＳＧは屈折率を大幅に高めることは困難であるが、低応力性に優れる。このため、コア層６２をＢＰＳＧ膜として形成することで、コア層６２は、Ｓｉ基板６０の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を持つように構成することが可能になる。つまり、コア層６２の組成は、図１３に示すように、コア層６２とＳｉ基板６０との線膨張係数差によって上クラッド層６３に生じる応力がゼロ（応力＝０）になるように設計することが可能になる。
【０１０７】
具体的には、コア層６２の組成は、図１３中、破線で示す応力ゼロの場合の等応力線上になるように決定する。つまり、図１３中、二点鎖線は、コア層６２の目標屈折率と等しい屈折率の等屈折率線を示しているため、この二点鎖線で示す等屈折率線と、図１３中、破線で示す応力ゼロの場合の等応力線とが交わる点のＢ組成及びＰ組成の割合（ｗｔ％）となるように、コア層６２の組成を決定する。
【０１０８】
なお、その他の構成及びその製造方法については、上述の第１実施形態のものと同様であるため、ここではその説明を省略する。
したがって、本実施形態にかかる光導波路及びその製造方法によれば、上述の第１実施形態の構成によって得られる効果に加え、光導波路の複屈折の主因である上クラッド層６３に生じる応力の低減を実現できるだけでなく、コア層６２に生じる応力の低減も実現でき、コア層６２の複屈折をより低減させることができるため、偏波モード分散（ＰＭＤ）や偏波依存損失（ＰＤＬ）を低減できるという利点がある。
【０１０９】
なお、本実施形態では、上述の第１実施形態にかかる光導波路のコア層をＢＰＳＧ膜として構成するようにしているが、これに限られるものではなく、上述の第２実施形態〜第５実施形態のいずれかの光導波路のコア層をＢＰＳＧ膜として構成するようにしても良い。
（第７実施形態）
次に、第７実施形態にかかる光導波路デバイスについて、図１４を参照しながら説明する。
【０１１０】
本実施形態にかかる光導波路デバイスは、図１４に示すように、第１実施形態の光導波路に断熱溝７８Ａ，７８Ｂを形成し、薄膜ヒータ７７が設けられた構造になっている。
つまり、本光導波路デバイスの光導波路は、図１４に示すように、基板（Ｓｉ基板）７０上に形成したクラッド層（ＢＰＳＧ膜）７１，７３によって周囲を取り囲まれたコア層（ＧＰＳＧ膜）７２を備えて構成される。つまり、本光導波路は、ストライプ状（線状）のコア層（導波路コア）７２がクラッド層７１，７３で埋め込まれた埋込型光導波路（例えば石英系の埋込型光導波路，シリカガラス系光導波路）として構成される。
【０１１１】
そして、このように構成される光導波路に、コア層７２の熱抵抗を高めることができるように断熱溝７８Ａ，７８Ｂを形成するとともに、コア層７２に沿うように上クラッド層７３の表面上に薄膜ヒータ７７を設けることで、熱光学効果（ＴＯ効果）を利用した位相変調器（光導波路デバイス）を構成している。
このように構成される位相変調器では、例えば上クラッド層７３の表面に設けられる薄膜ヒータ７７によって石英系光導波路に熱を加え、コア層７２の温度を上昇させることで、その屈折率を変化させることができ、これにより、光導波路中を伝播する光信号の位相制御を行なえる。
【０１１２】
特に、このようなＴＯ効果を用いる光導波路では、隣接する導波路コア７２間の熱干渉を防止するために、熱抵抗の低いＳｉ基板７０を用いるのが好適である。
ここで、断熱溝７８Ａ，７８Ｂは、上クラッド層７３及び下クラッド層７１を基板７０の表面が露出するように取り除くことによって形成される。このような断熱溝７８Ａ，７８Ｂを設けることで、コアの熱抵抗を高めることができ、消費電力を低減することができる。
【０１１３】
なお、本実施形態では、上述の第１実施形態の光導波路に薄膜ヒータや断熱溝を設けた例を示しているが、これに限られるものではなく、上述の第２実施形態〜第６実施形態のいずれかの光導波路に薄膜ヒータや断熱溝を設けて位相変調器（光導波路デバイス）を構成することもできる。
例えば、上述の第４実施形態の光導波路に薄膜ヒータや断熱溝を設けて位相変調器として構成することもできる。
【０１１４】
この場合、本光導波路デバイスの光導波路は、図１５に示すように、基板（Ｓｉ基板）８０上に形成したクラッド層（ＢＰＳＧ膜）８４，８１，８３，８５によって周囲を取り囲まれたコア層（ＧＰＳＧ膜）８２を備えて構成する。つまり、本光導波路は、ストライプ状（線状）のコア層（導波路コア）８２がクラッド層８４，８１，８３，８５で埋め込まれた埋込型光導波路（例えば石英系の埋込型光導波路，シリカガラス系光導波路）として構成する。
【０１１５】
特に、図１５に示すように、下クラッド層は、基板８０に接する第１下クラッド層８４と、コア層８２に接する部分（コア層８２の近傍部分）を含む第２下クラッド層８１との２層構造にする。また、図１５に示すように、上クラッド層は、コア層８２に接する部分（コア層８２の近傍部分）を含む第１上クラッド層８３と、第１上クラッド層８３上に形成される第２上クラッド層８５との２層構造にする。
【０１１６】
そして、このように構成される光導波路に、コア層８２の熱抵抗を高める断熱溝８８Ａ，８８Ｂを形成するとともに、コア層８２に沿うように第２上クラッド層８５の表面上に薄膜ヒータ８７を設けることで、熱光学効果（ＴＯ効果）を利用した位相変調器（光導波路デバイス）を構成する。
ところで、本実施形態のように、基板７０の表面を露出させるように断熱溝７８Ａ，７８Ｂを設けると、この部分で基板７０の応力が緩和され、光導波路の応力が断熱溝７８Ａ，７８Ｂのない部分に比べて変化してしまう可能性がある。このような断熱溝７８Ａ，７８Ｂによる応力変化を考慮すると、コア層７２の応力が小さい構造、例えば、上述の第６実施形態のような光導波路構造（図１２，図１３参照）とするのが好ましい。これは、光導波路の複屈折を低減し、偏波モード分散（ＰＭＤ）や偏波依存損失（ＰＤＬ）を低減するのに有効である。
【０１１７】
なお、本実施形態及びその変形例では、上述の図１４，図１５に示すように、断熱溝が上クラッド層及び下クラッド層を貫通してＳｉ基板まで達するように構成しているが、断熱溝の構造はこれに限られるものではない。
例えば、上述の第３実施形態の光導波路に薄膜ヒータや断熱溝を設けて位相変調器（光導波路デバイス）を構成する場合には、以下のような断熱溝構造とすれば良い。
【０１１８】
まず、本光導波路デバイスの光導波路は、図１６に示すように、基板（Ｓｉ基板）９０上に形成したクラッド層（ＢＰＳＧ膜）９１，９３，９５によって周囲を取り囲まれたコア層（ＧＰＳＧ膜）９２を備えて構成する。つまり、本光導波路は、ストライプ状（線状）のコア層（導波路コア）９２がクラッド層９１，９３，９５で埋め込まれた埋込型光導波路（例えば石英系の埋込型光導波路，シリカガラス系光導波路）として構成する。
【０１１９】
特に、図１６に示すように、上クラッド層は、コア層９２に接する部分（コア層９２の近傍部分）を含む第１上クラッド層９３と、第１上クラッド層９３上に形成される第２上クラッド層９５との２層構造にする。
そして、このように構成される光導波路に、コア層９２の熱抵抗を高める断熱溝９８Ａ，９８Ｂを形成するとともに、コア層９２に沿うように第２上クラッド層９５の表面上に薄膜ヒータ９７を設けることで、熱光学効果（ＴＯ効果）を利用した位相変調器（光導波路デバイス）を構成する。
【０１２０】
この場合、断熱溝９８Ａ，９８Ｂは、図１６に示すように、第１上クラッド層９３，第２上クラッド層９５及び下クラッド層９１を、下クラッド層９１の一部を残すように取り除くことによって形成する。このように、消費電力を劣化させない程度に下クラッド層９１の一部を残してＳｉ基板９０の表面を露出させないように構成することで、応力変化を抑えることができるようになる。これにより、光導波路の複屈折をより低減させることができ、偏波モード分散（ＰＭＤ）や偏波依存損失（ＰＤＬ）を低減できることになる。
【０１２１】
また、例えば、上述の第２実施形態の光導波路に薄膜ヒータや断熱溝を設けて位相変調器（光導波路デバイス）を構成する場合には、以下のような断熱溝構造とすれば良い。
まず、本光導波路デバイスの光導波路は、図１７に示すように、基板（Ｓｉ基板）１００上に形成したクラッド層（ＢＰＳＧ膜）１０４，１０１，１０３によって周囲を取り囲まれたコア層（ＧＰＳＧ膜）１０２を備えて構成する。つまり、本光導波路は、ストライプ状（線状）のコア層（導波路コア）１０２がクラッド層１０４，１０１，１０３で埋め込まれた埋込型光導波路（例えば石英系の埋込型光導波路，シリカガラス系光導波路）として構成する。
【０１２２】
特に、図１７に示すように、下クラッド層は、基板１００に接する第１下クラッド層１０４と、コア層１０２に接する部分（コア層１０２の近傍部分）を含む第２下クラッド層１０１との２層構造にする。
そして、このように構成される光導波路に、コア層１０２の熱抵抗を高める断熱溝１０８Ａ，１０８Ｂを形成するとともに、コア層１０２に沿うように上クラッド層１０３の表面上に薄膜ヒータ１０７を設けることで、熱光学効果（ＴＯ効果）を利用した位相変調器（光導波路デバイス）を構成する。
【０１２３】
この場合、断熱溝１０８Ａ，１０８Ｂは、図１７に示すように、上クラッド層１０３，第１下クラッド層１０４及び第２下クラッド層１０１を、第１下クラッド層１０４の一部を残すように取り除くことによって形成する。このように、消費電力を劣化させない程度に第１下クラッド層１０４の一部を残してＳｉ基板１００の表面を露出させないように構成することで、応力変化を抑えることができるようになる。これにより、光導波路の複屈折を低減させることができ、偏波モード分散（ＰＭＤ）や偏波依存損失（ＰＤＬ）を低減できることになる。
【０１２４】
（付記１） 基板上に下クラッド層，コア層，上クラッド層を有し、前記コア層が前記上クラッド層及び前記下クラッド層に埋め込まれるように形成される光導波路であって、
前記下クラッド層が、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いて形成されるシリカガラス系材料によって、軟化温度が前記上クラッド層の軟化温度よりも所定温度以上高くなるように構成されることを特徴とする、光導波路。
【０１２５】
（付記２） 前記下クラッド層が、前記基板に接する第１下クラッド層と、前記コア層に接する第２下クラッド層とを有し、
前記第１下クラッド層が、前記基板とほぼ等しい線膨張係数を持つように構成され、
前記第２下クラッド層が、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いて形成されるシリカガラス系材料によって、軟化温度が前記上クラッド層の軟化温度よりも所定温度以上高くなるように構成されることを特徴とする、付記１記載の光導波路。
【０１２６】
（付記３） 前記トリアルキルシリル系化合物は、Ｓｉ−Ｏ−Ｂ結合，Ｓｉ−Ｏ−Ｇｅ結合，Ｓｉ−Ｏ−Ｐ結合，Ｓｉ−Ｏ−Ｔｉ結合及びＳｉ−Ｏ−Ｔａ結合のうちの少なくとも１つ以上の結合を含むことを特徴とする、付記１又は２記載の光導波路。
（付記４） 前記有機ソースが、前記トリアルキルシリル系化合物に加えてアルコキシ系化合物を含むことを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載の光導波路。
【０１２７】
（付記５） 前記上クラッド層が、前記基板の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を持つように構成されることを特徴とする、付記１〜４のいずれか１項に記載の光導波路。
（付記６） 前記上クラッド層が、前記コア層に接する第１上クラッド層と、前記第１上クラッド層上に形成される第２上クラッド層とを有し、
前記第１上クラッド層が、前記基板の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を持つように構成され、
前記第２上クラッド層が、前記基板の線膨張係数よりも大きい線膨張係数を持つように構成されることを特徴とする、付記１〜４のいずれか１項に記載の光導波路。
【０１２８】
（付記７） 前記コア層が、前記基板の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を持つように構成されることを特徴とする、付記１〜６のいずれか１項に記載の光導波路。
（付記８） 前記基板が、Ｓｉ基板であることを特徴とする、付記１〜７のいずれか１項に記載の光導波路。
【０１２９】
（付記９） 前記上クラッド層が、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いて形成されるシリカガラス系材料によって形成されることを特徴とする、付記１〜８のいずれか１項に記載の光導波路。
（付記１０） 付記１〜９のいずれか１項に記載の光導波路を用いて構成される光導波路デバイスであって、
前記コア層に沿うように前記上クラッド層上に設けられる薄膜ヒータと、
前記コア層の熱抵抗を高める断熱溝とを備えることを特徴とする、光導波路デバイス。
【０１３０】
（付記１１） 前記断熱溝が、前記上クラッド層及び前記下クラッド層を前記基板が露出するように取り除いて形成されることを特徴とする、付記１０記載の光導波路デバイス。
（付記１２） 前記断熱溝が、前記上クラッド層及び前記下クラッド層を前記下クラッド層の一部を残すように取り除いて形成されることを特徴とする、付記１０記載の光導波路デバイス。
【０１３１】
（付記１３） 基板上にコア層が上クラッド層及び下クラッド層に埋め込まれるように形成される光導波路の製造方法であって、
基板上に、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いて形成されるシリカガラス系材料によって、軟化温度が前記上クラッド層の軟化温度よりも所定温度以上高くなるように下クラッド層を形成する下クラッド層形成工程と、
前記下クラッド層上にコア層を形成するコア層形成工程と、
前記コア層をパターニングして所望のパターンを有する導波路コアを形成する導波路コア形成工程と、
前記下クラッド層上に形成された前記導波路コアの周囲を取り囲むように上クラッド層を形成する上クラッド層形成工程とを備えることを特徴とする、光導波路の製造方法。
【０１３２】
（付記１４） 前記下クラッド層形成工程が、
前記基板上に、前記基板とほぼ等しい線膨張係数を持つ第１下クラッド層を形成する工程と、
前記第１下クラッド層上に、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いて形成されるシリカガラス系材料によって、軟化温度が前記上クラッド層の軟化温度よりも所定温度以上高くなるように第２下クラッド層を形成する工程とを含むことを特徴とする、付記１３記載の光導波路の製造方法。
【０１３３】
（付記１５） 前記上クラッド層形成工程が、
前記下クラッド層上に形成された前記導波路コアの周囲を取り囲むように前記基板の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を持つ第１上クラッド層を形成する工程と、
前記第１上クラッド層上に、前記基板の線膨張係数よりも大きい線膨張係数を持つ第２上クラッド層を形成する工程とを含むことを特徴とする、付記１３又は１４記載の光導波路の製造方法。
【０１３４】
（付記１６） 前記下クラッド層形成工程，前記コア層形成工程，前記上クラッド層形成工程において、前記下クラッド層，前記コア層，前記上クラッド層を形成するのに常圧ＣＶＤ法を用いることを特徴とする、付記１３〜１５のいずれか１項に記載の光導波路の製造方法。
【０１３５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の光導波路及びその製造方法並びに光導波路デバイスによれば、クラック及び気泡の発生を抑えながら、コア層（導波路コア）の沈み込みを抑えることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる光導波路の全体構成を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる光導波路において有機ソースとして用いられるトリアルキルシリル系化合物の一例としてトリス（トリメチルシリル）ボレート（ＳｉＯＢ）の構造を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態にかかる光導波路において有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いてクラッド（ＢＰＳＧ膜）を形成する場合のホウ素及び燐の各組成に対するクラック及び気泡の発生領域を説明するための組成チャートである。
【図４】本発明の第１実施形態にかかる光導波路において有機ソースとして用いられるトリアルキルシリル系化合物の組成チャートである。
【図５】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の第１実施形態にかかる光導波路の製造方法における製作プロセスを説明するための図である。
【図６】本発明の第２実施形態にかかる光導波路の全体構成を示す模式的断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態にかかる光導波路において有機ソースとして用いられるトリアルキルシリル系化合物の組成チャートである。
【図８】本発明の第３実施形態にかかる光導波路の全体構成を示す模式的断面図である。
【図９】本発明の第３実施形態にかかる光導波路において有機ソースとして用いられるトリアルキルシリル系化合物の組成チャートである。
【図１０】本発明の第４実施形態にかかる光導波路の全体構成を示す模式的断面図である。
【図１１】本発明の第５実施形態にかかる光導波路の全体構成を示す模式的断面図である。
【図１２】本発明の第６実施形態にかかる光導波路の全体構成を示す模式的断面図である。
【図１３】本発明の第６実施形態にかかる光導波路において有機ソースとして用いられるトリアルキルシリル系化合物の組成チャートである。
【図１４】本発明の第７実施形態にかかる光導波路デバイスの全体構成を示す模式的断面図である。
【図１５】本発明の第７実施形態の変形例にかかる光導波路デバイスの全体構成を示す模式的断面図である。
【図１６】本発明の第７実施形態の変形例にかかる光導波路デバイスの全体構成を示す模式的断面図である。
【図１７】本発明の第７実施形態の変形例にかかる光導波路デバイスの全体構成を示す模式的断面図である。
【図１８】一般的な光導波路の全体構成を示す模式的断面図であって、その課題を説明するための図である。
【図１９】一般的な光導波路において有機ソースとして用いられるアルコキシ系化合物の一例としてトリエチルボレート（ＴＥＢ）の構造を示す図である。
【図２０】一般的な光導波路において有機ソースとして用いられるトリアルキルシリル系化合物の組成チャートであって、その課題を説明するための図である。
【図２１】一般的な光導波路において有機ソースとしてアルコキシ系化合物を用いてクラッド（ＢＰＳＧ膜）を形成する場合のホウ素及び燐の各組成に対するクラック及び気泡の発生領域を説明するための組成チャートである。
【符号の説明】
１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００ 基板
１１，２５，３１，５１，６１，７１，９１ 下クラッド層
２１，４１，８１，１０１ 第２下クラッド層
２４，４４，８４，１０４ 第１下クラッド層
１２，２２，３２，４２，５２，６２，７２，８２，９２，１０２ コア層
１３，２３，３６，５３，６３，７３，１０３ 上クラッド層
３３，４３，８３，９３ 第１上クラッド層
３５，４５，８５，９５ 第２上クラッド層
５６ 表面保護層
７７，８７，９７，１０７ 薄膜ヒータ
７８Ａ，７８Ｂ，８８Ａ，８８Ｂ，９８Ａ，９８Ｂ，１０８Ａ，１０８Ｂ 断熱溝[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical waveguide applied to various optical transmission systems [for example, a wavelength division multiplexing (WDM) optical transmission system] in an optical communication field, a manufacturing method thereof, and an optical waveguide device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, construction of a wavelength division multiplexing (WDM) optical communication network (WDM optical transmission system) has been promoted to realize a photonic network that can cope with an explosive increase in data traffic due to the spread of the Internet and the like.
In this WDM optical transmission system, in order to reduce the cost, a planar lightwave circuit (PLC) technology capable of integrating functions of various optical components and electronic components using an optical waveguide is applied, and various functions are applied. It is effective to integrate It is desired to easily realize the miniaturization and high integration of the PLC device in which such various functions are integrated.
[0003]
Here, a silica-based embedded optical waveguide (silica glass-based optical waveguide) used in the WDM optical transmission system will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 18, the buried silica-based optical waveguide includes a core layer 102 surrounded by a lower cladding layer 101 and an upper cladding layer 103 on a Si substrate 100.
[0004]
Such a silica-based embedded optical waveguide is manufactured as follows.
First, silica glass (which will be specifically described later), which is a material of the lower cladding layer 101 and the core layer 102, is sequentially deposited, and heat-treated to form a transparent vitreous. The core layer 102 is formed in order.
Next, after forming a mask pattern by, for example, photolithography, an unnecessary portion of the core layer 102 is removed by performing dry etching by a reactive ion etching (RIE) method to obtain a desired pattern (waveguide pattern). ) To form a striped (linear) core layer (waveguide core) 102.
[0005]
Then, silica glass (specifically, described later) as a material of the upper cladding layer 103 is deposited on the lower cladding layer 101 and the waveguide core 102, and heat-treated to form a transparent vitrified glass. A buried optical waveguide whose periphery is buried by the lower cladding layer 101 and the upper cladding layer 103 is produced.
Here, the cladding layers 101 and 103 are formed of, for example, BPSG (boron / phosphorus) in order to reduce the difference between the linear expansion coefficient of the cladding layers 101 and 103 and the linear expansion coefficient of the Si substrate 100 and suppress birefringence due to thermal stress. It is common to form as an additive silica glass) a material.
[0006]
The BPSG films to be the cladding layers 101 and 103 are made of, for example, tetraethoxysilane (TEOS; tetraethoxysilane, Si (OC) as an organic source. 2 H 5 ) 4 ), Tetramethoxysilane (TMOS; tetramethyoxysilane, Si (OCH 3 ) 4 ), Triethyl phosphate (TEOP; triethylphosphate, PO (OC 2 H 5 ) 3 ), Trimethyl phosphate (TMOP; trimethylphosphate, PO (OCH 3 ) 3 ), Triethyl borate (TEB; triethylborate, B (OC 2 H 5 ) 3 ) And trimethylborate (TMB; trimethylborate, B (OCH 3 ) 3 ) Is used by combining at least one of them, and for example, is formed by forming a film to a thickness of 15 μm to 20 μm. For example, triethyl borate (TEB) is a compound having a structure as shown in FIG.
[0007]
The core layer 102 is made of a material having a higher refractive index than that of boron-phosphorus silica glass (BPSG) used as a material of the cladding layers 101 and 103, for example, GPSG (germanium-phosphorus silica glass). Is generally used.
The GPSG film serving as the core layer 102 is made of, for example, TEOS, TMOS, TEOP, TMOP, tetraethoxygermanium (TEG; tetraethoxygermanium, Ge (OC) as an organic source. 2 H 5 ) 4 ) And tetramethoxygermanium (TMG; tetramethyoxygermanium, Ge (OCH 3 ) 4 ) Is used by combining at least one of them, and is formed, for example, into a film having a thickness of 10 μm or less.
[0008]
Materials used as organic sources for forming the cladding layers 101 and 103 and the core layer 102 of such a general optical waveguide are generally referred to as alkoxy compounds.
In addition, as a technique relating to the embedded optical waveguide, for example, there are techniques disclosed in Patent Documents 1 to 7.
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-63-124006
[Patent Document 2]
JP-A-5-157925
[Patent Document 3]
JP-A-5-100123
[Patent Document 4]
JP-A-5-127022
[Patent Document 5]
JP-A-8-179144
[Patent Document 6]
JP 2001-51143 A
[Patent Document 7]
JP 2001-183538 A
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the embedded optical waveguide used in the WDM optical transmission system, since various functions need to be integrated, the linear core layer 102 is finely formed by dry etching by the RIE method as described above. Because of the pattern (core pattern), a fine groove D is formed between adjacent linear core layers 102.
[0010]
Therefore, when forming the upper cladding layer 103, silica glass (for example, BPSG) as a material of the upper cladding layer 103 is formed so that the fine grooves D are filled with the upper cladding layer 103 without voids (poor embedding). After the deposition, the grooves D are filled with silica glass (for example, BPSG) as a material of the upper cladding layer 103 by reflow by heat treatment.
[0011]
However, when the lower cladding layer 101 is formed using an alkoxy-based compound as an organic source as described above, the lower cladding layer 101 is softened during reflow, and as a result, as shown in FIG. The core layer (waveguide core) 102 formed on the substrate 101 may sink.
Here, FIG. 20 shows each composition (wt%) of boron (B) and phosphorus (P) when forming a cladding layer (BPSG film) on a Si substrate (silicon substrate) using an alkoxy-based compound as an organic source. 4 is a composition chart illustrating the relationship between cracks and bubbles for the present invention.
[0012]
In FIG. 20, a hatched region indicates a film formation defect generating composition region in which cracks and bubbles (film formation defects) are likely to occur, and a region other than the hatched region indicates a free composition region in which cracks and bubbles are not generated.
When determining the composition (wt%) of boron (B) and phosphorus (P) contained in the cladding layer (using an alkoxy-based compound), it is necessary to prevent cracks and bubbles from occurring. As shown, since the free composition region is narrow, it is subject to restrictions from this point.
[0013]
When a clad layer is formed on a Si substrate, if there is a difference between the linear expansion coefficient of the Si substrate and the linear expansion coefficient of the clad layer, a stress (internal stress) is generated in the clad layer.
Here, the broken line in FIG. 20 indicates an iso-stress line when the stress is zero (stress = 0). For example, when the sum of the B composition and the P composition is about 11 wt% (B composition + P composition = 11 wt%), the stress becomes zero (stress = 0). Note that, according to the magnitude of the stress, the iso-stress line for each stress can be represented as a line parallel to the iso-stress line when the stress is zero.
[0014]
On the left side (lower side) of the broken line in FIG. 20, the stress increases in the compression direction in accordance with the decrease in the boron composition (B composition) and the phosphorus composition (P composition) (in other words, the B composition, As the P composition increases, the stress decreases in the compression direction.) On the right side (upper side) of the broken line, the stress increases in the tensile direction as the boron composition (B composition) and the phosphorus composition (P composition) increase. (In other words, the stress decreases in the tensile direction as the B composition and the P composition decrease). In other words, the stress is minimized at a contour line indicated by a broken line in FIG. 20, and increases as the distance from the contour line increases.
[0015]
Here, that the stress becomes zero means that the linear expansion coefficient of the cladding layer is the same as the linear expansion coefficient of the Si substrate (the linear expansion coefficient difference is zero; the linear expansion coefficient difference = 0). For this reason, the iso-stress line in the case of zero stress can be regarded as an iso-linear expansion coefficient line.
In FIG. 20, on the left side (lower side) of the broken line, the coefficient of linear expansion decreases as the boron composition (B composition) and phosphorus composition (P composition) decrease, and on the right side (upper side) of the broken line, The linear expansion coefficient tends to increase as the composition (B composition) and the phosphorus composition (P composition) increase. For this reason, the linear expansion coefficient difference (d clad -D Si In FIG. 20, the left side (lower side) of the broken line increases as the B composition and the P composition decrease (that is, the negative value increases), and the right side (upper side) of the broken line shows the boron composition (upper side). B composition) and phosphorus composition (P composition) tend to increase (that is, a positive value increases). In other words, the coefficient of linear expansion of the cladding layer is closest to (equal to) the coefficient of linear expansion of the Si substrate 10 at the line of linear expansion coefficient indicated by the broken line in FIG. The difference from the linear expansion coefficient of the Si substrate 10 increases.
[0016]
Further, as shown in FIG. 20, the P composition is dominant in the refractive index, and as the P composition increases, the refractive index increases as the proportion (wt%) of the P composition in the BPSG composition increases. , The smaller the P composition (ie, the lower the proportion (wt%) of the P composition in the BPSG composition), the lower the refractive index. In FIG. 20, a dashed line indicates an equal refractive index line having a refractive index equal to the target refractive index of the upper cladding layer 103.
[0017]
Since the birefringence of the core layer 102 is dominated by the stress of the upper cladding layer 103 covering the side surface, the stress of the upper cladding layer 103 becomes zero (stress = 0) (the difference in linear expansion coefficient from the Si substrate 100). Is zero; the linear expansion coefficient difference = 0).
Therefore, in general, the composition of the upper cladding layer 103 is determined so that the P composition is adjusted so as to have a desired target refractive index and the stress becomes zero (stress = 0). That is, for example, the ratio (wt%) of the B composition and the P composition at the point where the equal refractive index line indicated by the dashed-dotted line in FIG. 20 and the equal stress line indicated by the broken line in FIG. Thus, the composition of the upper cladding layer 103 is determined.
[0018]
Further, the composition of the lower cladding layer 101 is generally determined so that the refractive index of the lower cladding layer 101 becomes the same as the refractive index of the upper cladding layer 103 and the P composition is substantially the same as that of the upper cladding layer 103. It is a target. That is, the composition of the lower cladding layer 101 is determined, for example, so as to be on the equi-refractive index line shown by a dashed line in FIG.
In this case, in order to prevent cracks and bubbles from being generated, as shown in FIG. 20, the B composition and the P composition of the lower cladding layer 101 are set so as to enter the free composition region (the region other than the hatched region in FIG. 20). If the difference in the proportion (wt%) of the B composition between the lower cladding layer 101 and the upper cladding layer 103 is reduced (if the B composition difference is insufficient), the melting point of BPSG strongly depends on the B composition. Then, sinking of the core layer 102 occurs. On the other hand, if the B composition difference is sufficiently ensured so that the core layer 102 does not sink, cracks will occur.
[0019]
Thus, it is difficult to determine the composition (B composition and P composition) of the lower cladding layer 101 so that the core layer 102 does not sink while preventing cracks and bubbles from being generated.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such a problem, and an optical waveguide and a method of manufacturing the same, which can suppress sinking of a core layer (waveguide core) while suppressing generation of cracks and bubbles. It is another object of the present invention to provide an optical waveguide device.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, the optical waveguide of the present invention is an optical waveguide having a lower clad layer, a core layer, and an upper clad layer on a substrate, wherein the core layer is embedded in the upper clad layer and the lower clad layer. The lower cladding layer (the entire lower cladding layer or at least a portion of the lower cladding layer that is in contact with the core layer) is made of a silica glass-based material formed using a trialkylsilyl-based compound as an organic source. It is characterized in that the temperature is higher than the softening temperature of the entire upper cladding layer or at least a portion of the upper cladding layer near the core layer by a predetermined temperature or more.
[0021]
Preferably, the lower clad layer has a first lower clad layer in contact with the substrate and a second lower clad layer in contact with the core layer, and the first lower clad layer has a linear expansion coefficient substantially equal to that of the substrate. The second lower cladding layer is formed by using a silica glass-based material formed using a trialkylsilyl-based compound as an organic source so that the softening temperature is higher than the softening temperature of the upper cladding layer by a predetermined temperature or more. It comprises (claim 2).
[0022]
In addition, the trialkylsilyl-based compound has at least one of a Si—O—B bond, a Si—O—Ge bond, a Si—O—P bond, a Si—O—Ti bond, and a Si—O—Ta bond. (Claim 3).
Furthermore, it is preferable that the upper cladding layer is configured to have a linear expansion coefficient substantially equal to a linear expansion coefficient of the substrate.
[0023]
Further, the upper cladding layer has a first upper cladding layer in contact with the core layer and a second upper cladding layer formed on the first upper cladding layer, and the first upper cladding layer has a linear expansion of the substrate. It is preferable that the second upper cladding layer is configured to have a linear expansion coefficient substantially equal to the coefficient, and the second upper cladding layer is configured to have a linear expansion coefficient larger than the linear expansion coefficient of the substrate.
[0024]
Further, the core layer is preferably configured to have a linear expansion coefficient substantially equal to the linear expansion coefficient of the substrate (claim 6).
An optical waveguide device according to the present invention is an optical waveguide device using the optical waveguide according to any one of claims 1 to 6, and is provided on the upper cladding layer along the core layer. It is characterized by comprising a thin film heater and a heat insulating groove for increasing the thermal resistance of the core layer (claim 7).
[0025]
The method of manufacturing an optical waveguide of the present invention is a method of manufacturing an optical waveguide in which a core layer is formed on a substrate so as to be embedded in an upper cladding layer and a lower cladding layer. A lower cladding layer forming step of forming a lower cladding layer such that the softening temperature is higher than or equal to a predetermined temperature than the softening temperature of the upper cladding layer by the silica glass-based material formed using the base compound, A core layer forming step of forming a core layer, a waveguide core forming step of patterning the core layer to form a waveguide core having a desired pattern, and the periphery of the waveguide core formed on the lower cladding layer. Forming an upper clad layer so as to surround the upper clad layer (claim 8).
[0026]
Preferably, the lower cladding layer forming step includes: forming a first lower cladding layer having a linear expansion coefficient substantially equal to that of the substrate on the substrate; and forming a trialkylsilyl compound as an organic source on the first lower cladding layer. Forming the second lower cladding layer such that the softening temperature is higher than the softening temperature of the upper cladding layer by a predetermined temperature or more by using a silica glass-based material formed by using the method (claim 9). ).
[0027]
Further, the upper cladding layer forming step includes forming a first upper cladding layer having a linear expansion coefficient substantially equal to a linear expansion coefficient of the substrate so as to surround a waveguide core formed on the lower cladding layer; Forming a second upper cladding layer having a coefficient of linear expansion larger than the coefficient of linear expansion of the substrate on the first upper cladding layer.
[0028]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(1st Embodiment)
First, an optical waveguide and a method for manufacturing the same according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
[0029]
As shown in FIG. 1, the present optical waveguide includes a core layer 12 surrounded by cladding layers 11 and 13 formed on a substrate 10. That is, the present optical waveguide is a buried optical waveguide (for example, a silica-based buried optical waveguide, a silica glass-based optical waveguide) in which a stripe-shaped (linear) core layer 12 is embedded in the cladding layers 11 and 13. Be composed.
[0030]
Here, as the substrate 10, for example, a silicon substrate (Si substrate), a quartz / glass substrate, or the like is used.
The cladding layer is formed so as to surround a lower cladding layer 11 formed on the substrate 10 and a stripe-shaped core layer (waveguide core) 12 patterned on the lower cladding layer 11 into a desired shape. And an upper cladding layer 13.
[0031]
The cladding layers 11 and 13 are formed of, for example, BPSG (boron / phosphorus-added silica glass; silica glass-based material) in order to reduce the difference in linear expansion coefficient from the substrate 10 and reduce birefringence due to thermal stress. In the present embodiment, a trialkylsilyl-based compound is used as an organic source for forming the cladding layers 11 and 13 as BPSG films. The details of the trialkylsilyl compound used as the organic source will be described later.
[0032]
The core layer 12 has a refractive index such that a required refractive index difference required for guiding light with respect to the cladding layers 11 and 13 is obtained, and a desired pattern (core pattern, waveguide pattern) is formed. It is formed as having. For the core layer 12, a material having a higher refractive index than the cladding layers 11 and 13 is applied, and for example, GPSG (germanium / phosphorus-added silica glass; silica glass-based material) is used.
[0033]
In the present embodiment, an alkoxy compound is used as an organic source for forming the core layer 12 as a GPSG film. For example, as an organic source for forming the core layer 12, an alkoxy-based compound obtained by combining at least one of TEOS, TMOS, TEOP, TMOP, TEG, and TMG is used.
Hereinafter, the trialkylsilyl-based compound used as the organic source of the cladding layers 11 and 13 will be specifically described.
[0034]
First, the reason why a trialkylsilyl-based compound is used instead of an alkoxy-based compound generally used as an organic source of a cladding layer will be described.
Here, FIG. 21 shows boron (B) and phosphorus (P) when a cladding layer is formed by an atmospheric pressure CVD method using an alkoxy compound (here, an organic source combining TEOS, TMOP, and TEB) as an organic source. 3 is a composition chart illustrating the relationship between cracks and bubbles for each composition (wt%).
[0035]
Here, a measurement result obtained when a cladding layer having a thickness of 20 μm was formed at a film formation temperature of 450 ° C. on a silicon substrate having a thickness of 1 mm and a diameter of 6 inches, and a heat treatment at 880 ° C. was performed after the film formation. Is shown.
As shown in FIG. 21, when the composition of phosphorus (P) becomes smaller than the straight line shown by the solid line (lower region), cracks occur, and the composition of boron (B) becomes smaller than the straight line shown by the broken line. When the value becomes large (right side area), bubbles are generated. That is, the free composition region in which cracks and bubbles (film formation defects) do not occur is limited to the region indicated by oblique lines in FIG. 21, and the other region is a film formation defect generation region in which cracks and bubbles are likely to occur. It can be seen that there is a restriction in setting each concentration of boron (B) and phosphorus (P) contained in the cladding layer.
[0036]
In this case, the refractive index of the cladding layer is determined by setting the concentrations of boron (B) and phosphorus (P). Therefore, in order to realize an optical waveguide having a high degree of freedom in design, the composition selection range is made wider. It is desired to do. As for the refractive index of the optical waveguide, there is an increasing demand for reducing the variation in the refractive index of an optical waveguide device such as a directional coupler. Furthermore, the polarization mode dispersion (PMD) and the polarization dependent loss (PDL) generated due to internal stress or the like acting on the optical waveguide are reduced, and the characteristics (polarization characteristics) of the optical waveguide are improved. Is also required.
[0037]
However, in a general organic source using an alkoxy-based compound, boron (B) must be doped during film formation, and the influence of heat during film formation is great. In addition, since the composition fluctuates within a wafer surface or between a plurality of wafers due to non-uniformity of doping, there is a limit in reducing variation in refractive index.
In order to reduce the polarization mode dispersion (PMD) and the polarization dependent loss (PDL) in order to improve the polarization characteristics of the optical waveguide, an alkoxy compound used as an organic source for forming a cladding layer is required. It is known that the B composition should be increased, but if the B composition is increased, the cladding layer has a large thickness, so that cracks are likely to occur, and heat treatment after film formation (for example, 800 (° C. or higher)), which is unfavorable because bubbles and the like are generated, and the generation of such cracks and bubbles causes factors such as loss of the optical waveguide.
[0038]
In addition, since the thickness of the clad layer is large, cracks are likely to occur. Therefore, it is conceivable to perform a divided film formation in which the thin clad layer is formed in a plurality of times, but this increases the number of steps. This is not preferred.
Therefore, in the optical waveguide according to the present embodiment, a trialkylsilyl-based compound is used as an organic source for forming the cladding layers 11 and 13.
[0039]
By using a trialkylsilyl-based compound as the organic source of the cladding layers 11 and 13 as described above, the influence of heat at the time of film formation is reduced, so that the composition fluctuation of the cladding layers 11 and 13 can be suppressed and refraction can be achieved. It becomes possible to realize a high-quality optical waveguide with reduced variation in the rate. In addition, since the use of the trialkylsilyl compound reduces dangling bonds (unbonded bonds) and the like, generation of cracks and bubbles is suppressed, and the composition selection range of the cladding layers 11 and 13 can be expanded. Become.
[0040]
Next, the trialkylsilyl compound used as the organic source of the cladding layers 11 and 13 in the present embodiment will be specifically described.
In the present embodiment, since the cladding layers 11 and 13 are formed as BPSG films, the trialkylsilyl-based compound used as the organic source of the cladding layers 11 and 13 is, for example, tris (trimethylsilyl) borate [SiOB; B (OSi (CH 3 ) 3 ) 3 ].
[0041]
For example, as shown in FIG. 2, tris (trimethylsilyl) borate (SiOB) has a trimethylsilyl bond [Si (CH 3 ) 3 -OB] (i.e., the organic source contains Si-OB bonds from the beginning as shown in FIG. 2), and the bonding energy of Si-O is high. It has the feature that the structure is stably incorporated into the BPSG film.
[0042]
For this reason, there is no variation in composition within a plane or between wafers due to the influence of heat or non-uniform doping during film formation. Can be realized.
Furthermore, when a trialkylsilyl compound is used as an organic source, dangling bonds (unbonded bonds) are reduced as compared with a case where an alkoxy compound is used as an organic source, and cracks are generated due to stress concentration on the dangling bonds. The generation of bubbles due to the reaction with carbon or carbon (C) or hydrogen (H) can be suppressed, and as a result, the composition selection range of the core and the clad can be expanded.
[0043]
Here, when the organic sources of the cladding layers 11 and 13 are composed of only a trimethylsilyl compound, there is a disadvantage that it is difficult to adjust the ratio of the additive contained in the silica glass.
Specifically, for example, when SiOB is used as the organic source of the cladding layers 11 and 13, the ratio of B to Si is constant at 3: 1 as is clear from FIG. As one method for facilitating the adjustment of the ratio of the additive contained in the silica glass, an organic source is constituted by combining a trialkylsilyl compound with an alkoxy compound, and the trialkylsilyl compound is combined with the alkoxy compound. There is a method of forming a film, and even in this case, the same effect as in the case of using only a trialkylsilyl compound as described above can be obtained.
[0044]
In this case, as the organic source of the clad, in addition to SiOB, a material obtained by arbitrarily combining at least one of TEOS, TMOS, TEG, TMG, TEOP, TMOP, TEB and TMB in accordance with the film forming conditions is used. Just do it.
Specifically, for example, TEOS and TMOS are used to reduce the additive composition, TEB and TMB are used to increase the B composition, and TEOP and TMOP are used to increase the P composition. To increase the composition, it is preferable to use TEG, TMG, or the like.
[0045]
Here, FIG. 3 shows each composition of boron and phosphorus in the case where an organic source combining SiOB, TEB and TMOP is decomposed with ozone by a normal pressure CVD method to form a cladding layer (BPSG film, silica glass film). FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between cracks and bubbles with respect to (wt%).
Here, the measurement results are shown when a cladding layer having a thickness of 20 μm is formed at a deposition temperature of 450 ° C. on a silicon substrate having a thickness of 1 mm and a diameter of 6 inches, and a heat treatment of 880 ° C. is performed after the deposition. It is.
[0046]
As shown in FIG. 3, when an organic source combining SiOB, TEB and TMOP is used, only an alkoxy compound is used (for example, when an organic source combining TEOS, TMOP and TEB is used; 21), the crack generation region and the bubble generation region are greatly reduced, and the crack / bubble free region free of cracks and bubbles shown in the hatched portion in the figure is enlarged, and boron and boron are removed. It can be seen that the selection range of each composition of phosphorus is significantly expanded.
[0047]
In this embodiment, in order to form the cladding layers 11 and 13 as BPSG films, SiOB is used as the trialkylsilyl-based compound contained in the organic source of the cladding layers 11 and 13, but other additives are used. Containing trialkylsilyl compounds [SiR in the molecular structure 3 A compound having an -Oa bond (where R is an alkyl group and a is a substance corresponding to an additive such as B, P, G, Ti, Ta, etc.)] may be used.
[0048]
For example, tetrakis (trimethylsilyl) germanium [SiOG; tetrakis (trimethylsilyl) germanium, Ge (OSi (CH 3 ) 3 ) 4 ], Tris (trimethylsilyl) phosphate [SiOP; tris (trimethyl1silyl) phosphate, P (OSi (CH 3 ) 3 ) 3 ], Tetrakis (trimethylsilyl) titanium [SiOTi; tetrakis (trimethylsilyl) titanium, Ti (OSi (CH 3 ) 3 ) 4 ], Tetrakis (trimethylsilyl) tantalum [SiOTa; tetrakis (trimethylsilyl) tantalum, Ta (OSi (CH 3 ) 3 ) 4 ], Etc. can be used. Note that BPSG film can be formed by using SiOP in combination with SiOB.
[0049]
That is, the organic source of the cladding layers 11 and 13 includes a Si—O—B bond, a Si—O—Ge bond, a Si—O—P bond, a Si—O—Ti bond, and a Si—O—Ta bond. A trialkylsilyl compound containing at least one bond can be used.
By the way, even if the trimethylsilyl compound is used as the organic source as described above to form the lower cladding layer 11, the B composition ratio between the lower cladding layer 11 and the upper cladding layer 13 (wt%) If the difference between the two is small (the B composition difference is insufficient), the core layer 12 may sink.
[0050]
Here, FIG. 4 shows the respective compositions (wt.) Of boron (B) and phosphorus (P) when a clad layer (BPSG film) is formed on a silicon substrate by a normal pressure CVD method using a trimethylsilyl compound as an organic source. 5 is a composition chart illustrating the relationship between cracks and bubbles with respect to%).
In FIG. 4, a hatched region indicates a film formation defect generating composition region in which cracks and bubbles (film formation defects) are likely to occur, and a region other than the hatched region indicates a free composition region in which cracks and bubbles are not generated.
[0051]
As shown in FIG. 4, when a trimethylsilyl compound is used as an organic source, a free composition region free of cracks and bubbles is expanded, so that boron (B) and phosphorus (P) contained in the cladding layer (trimethylsilyl compound) are used. In determining the composition (wt%), the degree of freedom in the composition design is increased.
When the cladding layers 11 and 13 are formed on the Si substrate 10, if there is a difference between the linear expansion coefficient of the Si substrate 10 and the linear expansion coefficient of the cladding layers 11 and 13, stress (internal Stress).
[0052]
Here, the broken line in FIG. 4 indicates an iso-stress line when the stress is zero (stress = 0). For example, when the sum of the B composition and the P composition is about 11 wt% (B composition + P composition = 11 wt%), the stress becomes zero (stress = 0). Note that, according to the magnitude of the stress, the iso-stress line for each stress can be represented as a line parallel to the iso-stress line when the stress is zero.
[0053]
In FIG. 4, on the left side (lower side) of the broken line, the stress increases in the compression direction as the boron composition (B composition) and the phosphorus composition (P composition) decrease (in other words, the B composition, As the P composition increases, the stress decreases in the compression direction.) On the right side (upper side) of the broken line, the stress increases in the tensile direction as the boron composition (B composition) and the phosphorus composition (P composition) increase. (In other words, the stress decreases in the tensile direction as the B composition and the P composition decrease). In other words, the stress is minimized at a contour line indicated by a broken line in FIG. 4, and increases as the distance from the contour line increases.
[0054]
Here, that the stress becomes zero means that the linear expansion coefficient of the cladding layer is the same as the linear expansion coefficient of the Si substrate (the linear expansion coefficient difference is zero; the linear expansion coefficient difference = 0). For this reason, the iso-stress line in the case of zero stress can be regarded as an iso-linear expansion coefficient line.
In FIG. 4, on the left side (lower side) of the broken line, the linear expansion coefficient becomes smaller in accordance with the decrease of the boron composition (B composition) and the phosphorus composition (P composition). The linear expansion coefficient tends to increase as the composition (B composition) and the phosphorus composition (P composition) increase. For this reason, the linear expansion coefficient difference (d clad -D Si In FIG. 4, the left side (lower side) of the broken line increases as the B composition and the P composition decrease (that is, the negative value increases), and the right side (upper side) of the broken line indicates the boron composition (upper side). B composition) and phosphorus composition (P composition) tend to increase (that is, a positive value increases). That is, the coefficient of linear expansion of the cladding layer is closest to (equal to) the coefficient of linear expansion of the Si substrate 10 at the line of linear expansion coefficient indicated by the broken line in FIG. The difference from the linear expansion coefficient of the Si substrate 10 increases.
[0055]
In addition, as shown in FIG. 4, the P composition is dominant in the refractive index, and as the P composition increases, the refractive index increases as the ratio of the P composition in the BPSG composition (ie, as the ratio (wt%) increases). , The smaller the P composition (ie, the lower the proportion (wt%) of the P composition in the BPSG composition), the lower the refractive index. In FIG. 4, a dashed line indicates an equal refractive index line having a refractive index equal to the target refractive index of the upper cladding layer 13.
[0056]
Here, since the birefringence of the core layer (waveguide core) 12 is dominated by the stress of the upper cladding layer 13 covering the side surface, the stress of the upper cladding layer 13 becomes zero (stress = 0) (Si). It is desirable that the composition is such that the difference in linear expansion coefficient from the substrate 10 is zero; the difference in linear expansion coefficient = 0.
For this reason, the composition of the upper cladding layer 13 is determined so that the P composition is adjusted so as to have a desired target refractive index and the stress becomes zero (stress = 0). That is, the upper cladding layer 13 is configured to have a linear expansion coefficient substantially equal to the linear expansion coefficient of the Si substrate 10.
[0057]
More specifically, the ratio (wt%) of the B composition and the P composition at the point where the equal refractive index line indicated by the dashed line in FIG. 4 and the equal stress line indicated by the broken line in FIG. The composition of the upper cladding layer 13 is determined so that
Further, the composition of the lower cladding layer 11 is determined so that the refractive index of the lower cladding layer 11 becomes the same as the refractive index of the upper cladding layer 13 and the P composition is substantially the same as that of the upper cladding layer 13. That is, the composition of the lower cladding layer 11 is determined, for example, so as to be on the equi-refractive index line shown by a dashed line in FIG.
[0058]
In this case, in order to prevent cracks and bubbles from being generated, as shown in FIG. 4, the B composition and the P composition of the lower cladding layer 11 are set so as to enter the free composition region (the region other than the hatched region in FIG. 4). Although it is easy to do this, if the difference in the proportion (wt%) of the B composition between the lower cladding layer 11 and the upper cladding layer 13 is reduced (if the B composition difference is insufficient), the core layer 12 Subduction occurs.
[0059]
Here, the softening temperature (melting point) of the cladding layers 11 and 13 is close to the above-described tendency of the stress, and the softening temperature tends to decrease as the B composition and the P composition increase.
For example, if the B composition difference between the lower cladding layer 11 and the upper cladding layer 13 is insufficient, the softening temperature of the lower cladding layer 11 approaches the softening temperature of the upper cladding layer 13.
[0060]
When the softening temperature of the lower cladding layer 11 is close to the softening temperature of the upper cladding layer 13 as described above, the BPSG that is the material of the upper cladding layer 13 is reflowed when forming the upper cladding layer 13 (heat treatment for reflow). The temperature is set based on the softening temperature of the upper cladding layer 13), and the lower cladding layer 11 also softens. As a result, the core layer (waveguide core) 12 formed on the lower cladding layer 11 sinks. It will be. The same applies to the case where the softening temperature of the lower cladding layer 11 is equal to or lower than the softening temperature of the upper cladding layer 13 (that is, the case where the lower cladding composition is on the right side of the upper cladding composition in FIG. 4).
[0061]
Therefore, in the present embodiment, in order to prevent the core layer 12 from sinking, the softening temperature (melting point) of the lower cladding layer 11 is set to be higher than the softening temperature of the upper cladding layer 13 by a predetermined temperature or more (that is, the softening temperature of the upper cladding layer 13). The temperature difference between the softening temperature (melting point) of the lower cladding layer 11 and the softening temperature of the upper cladding layer 13 is set to a predetermined temperature or more. That is, the ratio (wt%) of the B composition of the lower cladding layer 11 is set to be lower than the ratio of the B composition of the upper cladding layer 13 by a predetermined ratio (for example, 4 wt%) or more. The difference (B composition difference) of the B composition ratio (wt%) with the cladding layer 13 is set to be equal to or more than a predetermined ratio (for example, 4 wt%). Basically, the ratio of the B composition of the lower cladding layer 11 may be set in the free composition region in FIG. 4 so as to be as left as possible on the equal refractive index line.
[0062]
Specifically, for example, by incorporating TEOS, TMOS, or the like into the organic source, the amount of TEB, TMB, or the like may be reduced, so that the B composition of the lower cladding layer 11 may be reduced. For example, when TEB is added to the upper cladding layer 13, the lower cladding layer 11 preferably reduces the amount of TEB (for example, reduces the amount of TEB to zero) to reduce the B composition of the lower cladding layer 11. .
[0063]
As described above, by using a trialkylsilyl-based compound as the organic source of the cladding layers 11 and 13, the free composition region where cracks and bubbles do not occur is sufficiently widened, and the softening temperature of the lower cladding layer 11 is increased. The B composition of the lower cladding layer 11 is set so that the proportion of the B composition of the lower cladding layer 11 is lower than the proportion of the B composition of the upper cladding layer 13 by a prescribed proportion or more so as to be higher than the softening temperature of the cladding layer 13 by a predetermined temperature or more. By doing so, it is possible to suppress sinking of the core layer 12 while suppressing generation of cracks and bubbles.
[0064]
Further, with this configuration, the clad layers 11 and 13 can be formed by collective film formation while preventing cracks from occurring. As a result, a high-performance PLC device can be manufactured with small size and high integration.
In the present embodiment, an alkoxy-based compound is used as the organic source of the core layer 12. However, the present invention is not limited to this. For example, a trialkylsilyl-based compound such as SiOG, SiOTi, SiOTa, SiOB, and SiOP may be used. Inclusions can also be used as organic sources.
[0065]
Further, in this embodiment, in order to suppress the generation of cracks and bubbles in both the lower cladding layer 11 and the upper cladding layer 13, a material containing a trialkylsilyl-based compound as an organic source of the lower cladding layer 11 and the upper cladding layer 13 is used. Although it is used, in order to achieve the object of the present invention of suppressing sinking of the core layer (waveguide core) 12 while suppressing generation of cracks and bubbles, it is necessary to use at least trialkyl as an organic source of the lower cladding layer 11. What contains a silyl compound may be used. For this reason, for the upper cladding layer 13, for example, a material containing an alkoxy compound as an organic source can be used. However, as in the present embodiment, it is preferable to use a material containing a trialkylsilyl-based compound as the organic source also for the upper cladding layer 13.
[0066]
Next, a manufacturing process of the present optical waveguide will be described in detail with reference to FIG.
As shown in FIGS. 5A to 5D, the manufacturing process of the present optical waveguide includes a first step of forming a lower cladding layer 11 and a core layer 12 on a substrate (for example, a Si substrate) 10 and a desired step. A second step of forming the waveguide core 12 having the following pattern, a fourth step of forming a part of the upper cladding layer 12, and a fourth step of forming the remaining part of the upper cladding layer 12. It is roughly divided into.
[0067]
These first to fourth steps are processes for manufacturing a general optical waveguide using an alkoxy compound, except that a trialkylsilyl compound is used as an organic source for forming the cladding layers 11, 13 and the core layer 12. Since the manufacturing apparatus and film forming conditions to be used are basically the same, existing equipment can be used as it is.
[0068]
Hereinafter, the processing performed in each step will be specifically described with reference to FIGS.
In the first step (lower plate film forming step), first, as shown in FIG. 5A, a source containing at least a trialkylsilyl-based compound (for example, SiOB) is used as an organic source, and the organic source is formed using a normal pressure CVD apparatus. The lower clad layer 11 is formed by forming a BPSG film on the Si substrate 10 by decomposing the source with ozone (lower clad layer forming step). For the formation of the lower cladding layer 11, from the viewpoint of reducing thermal stress, it is preferable to use a normal pressure chemical vapor deposition (CVD) method capable of forming a film at a low temperature.
[0069]
Here, the organic source used to form the lower cladding layer 11 as the BPSG film is not only a trialkylsilyl compound (eg, SiOB) but also an alkoxy compound (eg, TEOP, TMOP) depending on the film formation conditions. , TEB, TMB) may be arbitrarily combined.
Specifically, for example, a BPSG film having a thickness of 15 to 20 μm can be deposited on the substrate 10 at a deposition temperature of 380 to 450 ° C. to form the lower clad layer 11. The lower cladding layer 11 is further subjected to an annealing process for about one hour in a furnace type heat treatment furnace at 800 to 1000 ° C. in order to remove moisture and carbon.
[0070]
The lower cladding layer 11 formed in the first step has a B composition ratio (boron concentration) of 1 wt% in order to reduce polarization mode dispersion (PMD) and polarization dependent loss (PDL). It is better to do above. Further, in order to increase the difference in the refractive index from the core 12, it is necessary to reduce the ratio of the P composition (phosphorus concentration). However, in consideration of preventing the occurrence of cracks, the ratio of the P composition is set to 1 wt% or more. Is desirable.
[0071]
Specifically, the respective compositions of boron and phosphorus are selected in the free composition region where no cracks or bubbles are generated, and the lower cladding layer 11 is formed.
In particular, in the present embodiment, in order to prevent sinking of the core layer 12, the softening temperature (melting point) of the lower cladding layer 11 is set to be higher than the softening temperature of the upper cladding layer 13 by a predetermined temperature or more. That is, the B composition ratio (wt%) of the lower cladding layer 11 is set to be lower than the B composition ratio of the upper cladding layer 13 by a predetermined ratio (for example, 4 wt%) or more. Specifically, the B composition of the lower cladding layer 11 may be reduced by including, for example, TEOS, TMOS, or the like in the organic source.
[0072]
Next, as shown in FIG. 5A, an alkoxy-based compound (for example, TEOS) is used as an organic source, and the organic source is decomposed with ozone using a normal pressure CVD method, so that a core layer is formed on the lower cladding layer 11. (GPSG film) 12 is formed (core layer forming step). As described above, it is preferable to use the normal pressure CVD (chemical vapor deposition) method capable of forming a film at a low temperature from the viewpoint of reducing thermal stress in forming the lower clad layer 11 and the core layer 12.
[0073]
Here, the organic source used to form the core layer 12 as the GPSG film is arbitrarily selected from alkoxy-based compounds (for example, TEOS, TMOS, TEOP, TMOP, TEG, TMG) according to the film formation conditions. It is only necessary to use a combination.
Specifically, a core layer 12 can be formed by depositing a GPSG film having a thickness of 5 to 7 μm on the lower cladding layer 11 at a film formation temperature of, for example, 380 to 450 ° C. This core layer 12 is also subjected to the same annealing treatment as that of the lower cladding layer 11.
[0074]
It is assumed that the Ge composition (concentration of germanium) of the core layer 12 is adjusted so as to obtain a desired refractive index difference required for optical waveguide with respect to the lower cladding layer 11.
In the second step (core layer processing step, waveguide core forming step), as shown in FIG. 5B, a desired core pattern is patterned on the core layer 12 by a photolithography method. Unnecessary portions of the core layer 12 are removed by performing selective etching (dry etching) by RIE, and a linear (stripe) core layer (waveguide core) as shown in FIG. ) 12 is formed.
[0075]
In the third step (embedded film forming first step, upper cladding layer forming step), as shown in FIG. 5C, under the same conditions as in the above-described first step, the lower cladding layer 11 and the waveguide core are formed. A part of the upper cladding layer 13 is formed on the substrate 12 so that the stripe-shaped waveguide core 12 is embedded (embedded film formation).
Specifically, after a silica glass-based material (for example, BPSG) is deposited on the lower cladding layer 11 and the waveguide core 12 in order to form a part of the upper cladding layer 13 as a thin film having a predetermined thickness, Reflow by heat treatment. Thereby, for example, a groove formed between adjacent stripe-shaped waveguide cores 12 is reliably filled with a silica glass-based material (for example, BPSG) so that voids are not generated between the stripe-shaped waveguide cores 12. .
[0076]
In this case, as described above, the softening temperature (melting point) of the lower cladding layer 11 is set to be higher than the softening temperature of the upper cladding layer 13 by a predetermined temperature or more. The cladding layer 11 is not softened, and the sinking of the waveguide core 12 can be prevented.
In the fourth step (embedded film forming second step, upper clad layer forming step), as shown in FIG. 5D, the film is formed in the third step under the same conditions as in the first step. The remaining portion of the upper cladding layer 13 is formed on a part of the upper cladding layer 13 so that the entire thickness of the upper cladding layer 13 becomes a desired thickness. The refractive index of the upper cladding layer 13 formed under the same conditions as the lower cladding layer 11 is made to match the refractive index of the lower cladding layer 11.
[0077]
Specifically, a material containing at least a trialkylsilyl-based compound (eg, SiOB) is used as an organic source, and the organic source is decomposed with ozone using a normal pressure CVD method, so that the organic material is formed on the lower cladding layer 11 and the core layer 12. By forming a BPSG film, the upper cladding layer 13 is formed. Thus, from the viewpoint of reducing thermal stress, it is preferable to use the normal pressure CVD (chemical vapor deposition) method capable of forming a film at a low temperature from the viewpoint of reducing thermal stress.
[0078]
Here, the organic source used to form the lower cladding layer 11 as the BPSG film is not only a trialkylsilyl compound (eg, SiOB) but also an alkoxy compound (eg, TEOP, TMOP) depending on the film formation conditions. , TEB, TMB) may be arbitrarily combined.
Therefore, according to the optical waveguide and the method of manufacturing the same according to the present embodiment, there is an advantage that sinking of the core layer (waveguide core) 12 can be suppressed while suppressing generation of cracks and bubbles. As described above, since sinking of the core layer (waveguide core) 12 can be suppressed, a desired waveguide structure can be stably realized, and a high-quality optical waveguide can be manufactured.
[0079]
In particular, by using a trialkylsilyl-based compound as an organic source for forming the core and the clad (for example, by using SiOB which is a novel film forming source), generation of cracks and bubbles is suppressed, and the composition of the core and the clad is selected. The range can be expanded, and the refractive indices of the cladding layers 11, 13 and the core layer 12 can be designed with a high degree of freedom. Further, since the refractive index of the cladding layers 11 and 13 and the core layer 12 can be rectangularly distributed, the controllability of the refractive index is excellent. In addition, various shapes of the waveguide core 12 can be formed by a mask pattern at the time of core processing, and a high-performance PLC device can be manufactured in a small size and high integration.
[0080]
In addition, since the occurrence of cracks during the formation of the cladding layers 11 and 13 can be suppressed, batch deposition can be performed.
In addition, by reducing the stress of the core layer 12 and suppressing birefringence, a polarization mode dispersion (PMD) and a polarization dependent loss (PDL) as a waveguide characteristic are reduced. Therefore, it is possible to realize characteristics that can be sufficiently endured as an optical waveguide applied to various optical transmission devices.
(2nd Embodiment)
Next, an optical waveguide and a method of manufacturing the same according to a second embodiment will be described with reference to FIGS.
[0081]
The optical waveguide according to the present embodiment is different from that of the first embodiment in that the lower cladding layer is divided into two layers and has different compositions. The other configuration is the same as that of the above-described first embodiment, and the description is omitted here.
That is, as shown in FIG. 6, the optical waveguide is a core layer (GPSG film) surrounded by cladding layers (BPSG films) 25 (21, 24) and 23 formed on a substrate (Si substrate) 20. 22. That is, the present optical waveguide is a buried optical waveguide (for example, a quartz-based buried type) in which a stripe-shaped (linear) core layer (waveguide core) 22 is buried with cladding layers 25 (21, 24) and 23. (Optical waveguide, silica glass based optical waveguide).
[0082]
In particular, in the present embodiment, as shown in FIG. 6, the lower cladding layer 25 includes a first lower cladding layer 24 in contact with the substrate 20 and a second cladding layer 25 including a portion in contact with the core layer 22 (a portion near the core layer 22). It has a two-layer structure with the lower cladding layer 21.
Here, the second lower cladding layer 21 is softened by a silica glass-based material formed using a trialkylsilyl-based compound (for example, SiOB) as an organic source, similarly to the lower cladding layer of the above-described first embodiment. The temperature is set to be higher than the softening temperature of the upper cladding layer by a predetermined temperature or more.
[0083]
On the other hand, the first lower cladding layer 24 is configured to have a linear expansion coefficient substantially equal to the linear expansion coefficient of the substrate 20, similarly to the upper cladding layer of the above-described first embodiment. That is, as shown in FIG. 7, the composition of the first lower cladding layer 24 is such that the stress becomes zero (stress = 0), similarly to the above-described upper cladding layer of the first embodiment.
Specifically, the ratio (wt%) of the B composition and the P composition at the point where the equal refractive index line indicated by the dashed line in FIG. 7 and the equal stress line indicated by the broken line in FIG. The composition of the first lower cladding layer 24 is determined so that
[0084]
The reason why the lower clad layer 25 is divided into two layers is as follows.
That is, the birefringence of the optical waveguide is dominated by the stress applied to the upper cladding layer 23. The stress applied to the upper clad layer 23 is caused by a difference in linear expansion coefficient between the upper clad layer 23 and the Si substrate 20, but the softening temperature of the lower clad layer is increased as in the first embodiment. In this case, the linear expansion coefficient of the lower cladding layer is smaller than the linear expansion coefficient of the upper cladding layer (that is, the linear expansion coefficient difference between the lower cladding layer and the Si substrate is smaller than the linear expansion coefficient between the upper cladding layer and the Si substrate). As a result, even if the Si substrate and the upper cladding layer are designed to have the same linear expansion coefficient, stress (tensile direction) is generated from the lower cladding layer to the upper cladding layer.
[0085]
For this reason, in the present embodiment, in consideration of such a point, in order to reduce the stress (tensile stress) from the lower cladding layer 25 to the upper cladding layer 23, the lower cladding layer 25 is caused by an internal stress. The composition of the composition having a high softening temperature (high melting point) is as small as possible. That is, in the present embodiment, the lower cladding layer 25 is designed to have a softening temperature higher than the softening temperature of the upper cladding layer 23 by a predetermined temperature or more, and the lower cladding layer (high softening temperature layer) 21 It has a two-layer structure including a first lower cladding layer (stress reduction layer) 24 designed to reduce stress from the layer 25 to the upper cladding layer 23, and the thickness of the second lower cladding layer 24 is made as thin as possible. .
[0086]
The manufacturing method of the optical waveguide according to the present embodiment is different from the manufacturing method of the first embodiment in the lower cladding layer forming step included in the first step. The other steps are the same as those in the above-described first embodiment, and the description thereof is omitted here.
That is, in the present embodiment, since the lower clad layer of the optical waveguide has a two-layer structure, the lower clad layer forming step includes the first lower clad layer having a linear expansion coefficient substantially equal to the linear expansion coefficient of the substrate 20 on the substrate 20. A step of forming the layer 24 and a softening temperature of the silica glass-based material formed on the first lower cladding layer 24 using a trialkylsilyl-based compound as an organic source is higher than the softening temperature of the upper cladding layer 23. Forming the second lower cladding layer 21 so as to be higher than the temperature.
[0087]
Therefore, according to the optical waveguide and the method of manufacturing the same according to the present embodiment, at least the portion of the lower cladding layer 25 in contact with the core layer 22 (the portion near the core layer 22; the second lower cladding layer 21) is the upper cladding layer 23. And a stress (internal stress) generated in the upper cladding layer 23 from a portion (first lower cladding layer 24) of the lower cladding layer 25 other than the portion in contact with the core layer (waveguide core) 22. ) Can be suppressed low, so that sinking of the core layer (waveguide core) 22 can be suppressed while suppressing generation of cracks and bubbles as in the first embodiment described above. In addition, since the birefringence of the optical waveguide can be further reduced, it is effective in reducing the polarization mode dispersion (PMD) and the polarization dependent loss (PDL).
[0088]
In the above-described embodiment, the first lower cladding layer 24 is configured to have a linear expansion coefficient substantially equal to the linear expansion coefficient of the Si substrate 20 in order to reduce the birefringence of the optical waveguide. In order to suppress the sinking of the core layer (waveguide core) 22 while suppressing the generation of cracks and bubbles, the first lower cladding layer 24 does not need to be configured in this manner. The composition of the lower cladding layer 24 can be freely selected.
[0089]
In this embodiment, in order to suppress the generation of cracks and bubbles in both the first lower cladding layer 24 and the second lower cladding layer 21, a tri-type organic source of the first lower cladding layer 24 and the second lower cladding layer 21 is used. Although a material containing an alkylsilyl-based compound is used, in order to achieve the object of the present invention of suppressing sinking of the core layer (waveguide core) 22 while suppressing generation of cracks and bubbles, at least the second An organic source containing a trialkylsilyl-based compound may be used as the organic source of the lower cladding layer 21. For this reason, the first lower cladding layer 24 can also use, for example, a material containing an alkoxy compound as an organic source. However, as in the present embodiment, it is preferable that the first lower cladding layer 24 also includes a trialkylsilyl compound as an organic source.
(Third embodiment)
Next, an optical waveguide according to a third embodiment and a method for manufacturing the same will be described with reference to FIGS.
[0090]
The optical waveguide according to the present embodiment is different from that of the first embodiment in that the upper cladding layer is divided into two layers and has different compositions. The other configuration is the same as that of the above-described first embodiment, and the description is omitted here.
That is, as shown in FIG. 8, the present optical waveguide has a core layer (GPSG film) surrounded by clad layers (BPSG films) 31, 36 (33, 35) formed on a substrate (Si substrate) 30. 32. That is, the present optical waveguide is a buried optical waveguide (for example, a quartz-based buried type) in which a striped (linear) core layer (waveguide core) 32 is buried with cladding layers 31, 36 (33, 35). (Optical waveguide, silica glass based optical waveguide).
[0091]
In particular, in the present embodiment, as shown in FIG. 8, the upper cladding layer 36 includes a first upper cladding layer 33 including a portion in contact with the core layer 32 (a portion near the core layer 32), and a first upper cladding layer 33. It has a two-layer structure with a second upper cladding layer 35 formed thereon.
Here, the first upper cladding layer 33 is configured to have a linear expansion coefficient substantially equal to the linear expansion coefficient of the Si substrate 30 as in the case of the above-described first embodiment. That is, as shown in FIG. 9, the composition of the first upper cladding layer 33 is such that the stress becomes zero (stress = 0), similarly to the upper cladding layer of the first embodiment.
[0092]
Specifically, the ratio (wt%) of the B composition and the P composition at the point where the equal refractive index line indicated by the dashed line in FIG. 9 and the equal stress line indicated by the broken line in FIG. The composition of the first upper cladding layer 33 is determined so that
On the other hand, as shown in FIG. 9, the second upper cladding layer 35 is configured to have a larger linear expansion coefficient than the linear expansion coefficient of the Si substrate 30.
[0093]
Thus, in the present embodiment, the linear expansion coefficient of the second upper cladding layer 35 is determined to be larger than the linear expansion coefficient of the first upper cladding layer 33 (that is, larger than the linear expansion coefficient of the Si substrate 30). By generating a compressive stress in the first upper cladding layer 33, the tensile stress generated in the upper cladding layer due to a difference in linear expansion coefficient between the lower cladding layer and the upper cladding layer as pointed out in the second embodiment described above. I am trying to negate it.
[0094]
In this embodiment, the upper cladding layer 36 has a two-layer structure of the first upper cladding layer 33 and the second upper cladding layer 35, and the second upper cladding layer 35 generates a compressive stress in the first upper cladding layer 33. However, the present invention is not limited to this. Even if the upper cladding is not formed into two layers, the linear expansion coefficient of the entire upper cladding layer 36 is determined to be larger than the linear expansion coefficient of the Si substrate 30. It is also possible that a slight compressive stress is generated in the entire clad layer 36 so that a tensile stress generated in the upper clad layer is canceled by a difference in linear expansion coefficient between the lower clad layer and the upper clad layer.
[0095]
The manufacturing method of the optical waveguide according to the present embodiment is different from the manufacturing method of the above-described first embodiment in the upper clad layer forming step of the third and fourth steps. The other steps are the same as those in the above-described first embodiment, and the description thereof is omitted here.
That is, in the present embodiment, since the upper cladding layer 36 of the optical waveguide has a two-layer structure, the upper cladding layer forming step includes the step of forming the substrate 30 so as to surround the waveguide core 32 formed on the lower cladding layer 31. Forming a first upper cladding layer 33 having a linear expansion coefficient substantially equal to the linear expansion coefficient (first upper cladding layer forming step); Forming a second upper cladding layer 35 having a large linear expansion coefficient (second upper cladding layer forming step).
[0096]
For example, the third step of the first embodiment may be a first upper cladding layer forming step, and the fourth step of the first embodiment may be a second upper cladding layer forming step.
Therefore, according to the optical waveguide and the method of manufacturing the same according to the present embodiment, the lower cladding layer 31 is in contact with the core layer (waveguide core) 32 of the upper cladding layer 36 (the portion near the core layer 32; the first upper cladding layer). The upper cladding layer 36 is configured so as to have a higher softening temperature than the layer 33), and a stress generated in a portion (a portion near the core layer 32; the first upper cladding layer 33) in contact with the core layer (waveguide core) 32 is formed. Since the configuration is such that the internal stress can be kept low, the sinking of the core layer 32 can be suppressed while suppressing the generation of cracks and bubbles, as in the first embodiment, and the light guide can be suppressed. Since the birefringence of the wave path can be further reduced, it is effective to reduce the polarization mode dispersion (PMD) and the polarization dependent loss (PDL) to improve the polarization characteristics.
[0097]
In the above-described embodiment, the second upper cladding layer 35 is configured to have a linear expansion coefficient larger than the linear expansion coefficient of the Si substrate 30 in order to reduce the birefringence of the optical waveguide. In order to suppress the sinking of the core layer 32 while suppressing the generation of air bubbles, the second upper cladding layer 35 does not need to be configured in this manner. Can be freely selected.
[0098]
Further, in the present embodiment, in order to suppress the generation of cracks and bubbles in both the lower cladding layer 31 and the upper cladding layer 36, the lower cladding layer 31 and the upper cladding layer 36 each containing a trialkylsilyl compound as an organic source. Although it is used, in order to achieve the object of the present invention of suppressing sinking of the core layer (waveguide core) 32 while suppressing generation of cracks and bubbles, it is necessary to use at least trialkyl as an organic source of the lower cladding layer 31. What contains a silyl compound may be used. For this reason, as the upper cladding layer 36, for example, a material containing an alkoxy compound as an organic source can be used. However, as in the present embodiment, it is preferable that the upper cladding layer 36 also includes a trialkylsilyl-based compound as an organic source. (Fourth embodiment)
Next, an optical waveguide according to a fourth embodiment and a method for manufacturing the same will be described with reference to FIG.
[0099]
The optical waveguide according to the present embodiment is a combination of the above-described second embodiment and the third embodiment.
That is, as shown in FIG. 10, the present optical waveguide includes a core layer (GPSG film) 42 surrounded by cladding layers (BPSG films) 44, 41, 43, and 45 formed on a substrate (Si substrate) 40. It comprises. That is, the present optical waveguide is a buried optical waveguide (for example, a quartz-based buried optical waveguide) in which a striped (linear) core layer (waveguide core) 42 is buried with cladding layers 44, 41, 43, and 45. (Waveguide, silica glass optical waveguide).
[0100]
In particular, in the present embodiment, as shown in FIG. 10, the lower cladding layer includes a first lower cladding layer 44 in contact with the substrate 40 and a second lower cladding layer including a portion in contact with the core layer 42 (a portion near the core layer 42). It has a two-layer structure with the cladding layer 41. As shown in FIG. 10, the upper cladding layer includes a first upper cladding layer 43 including a portion in contact with the core layer 42 (a portion near the core layer 42) and a first upper cladding layer 43 formed on the first upper cladding layer 43. It has a two-layer structure with two upper cladding layers 45.
[0101]
The details of the structure of the optical waveguide and the method of manufacturing the same are the same as those of the above-described second and third embodiments, and thus description thereof is omitted here.
Therefore, according to the optical waveguide and the method of manufacturing the same according to the present embodiment, in addition to the effects obtained by the configurations of the above-described second and third embodiments, the lower cladding layer and the upper cladding layer are pointed out as pointed out in the above-described second embodiment. In order to reduce the tensile stress generated in the upper cladding layer due to the difference in linear expansion coefficient from the cladding layer, it is not necessary to change the linear expansion coefficients of the first lower cladding layer 44 and the second upper cladding layer 45 so much. There is an advantage that the above freedom is increased. In other words, by changing the composition of the first lower cladding layer 44 and the second upper cladding layer 45, it is not necessary to generate such a large tensile stress or compressive stress, so that there is an advantage that the degree of freedom in the composition design increases.
(Fifth embodiment)
Next, an optical waveguide according to a fifth embodiment and a method for manufacturing the same will be described with reference to FIG.
[0102]
The optical waveguide according to the present embodiment is different from that of the first embodiment in that a surface protective layer is provided.
That is, as shown in FIG. 11, the present optical waveguide includes a core layer (GPSG film) 52 surrounded by clad layers (BPSG films) 51 and 53 formed on a substrate (Si substrate) 50. Is done. That is, the present optical waveguide is a buried optical waveguide (for example, a quartz-based buried optical waveguide, silica glass) in which a stripe-shaped (linear) core layer (waveguide core) 52 is embedded in the cladding layers 51 and 53. (System optical waveguide). Then, a protective layer (surface protective layer) 56 is provided on the surface of the upper cladding layer 53.
[0103]
Note that the other configuration and the manufacturing method thereof are the same as those of the above-described first embodiment, and thus the description thereof is omitted here.
Here, the surface protective layer 56 is made of BPSG with a low additive concentration (in FIG. 4, both the B composition and the P composition are in a low region), PSG (phosphorus-doped silica glass; in FIG. 4, the B composition is 0 wt. %, Or NSG (non-doped silica glass; in FIG. 4, the B composition and the P composition are compositions at the origin of 0 wt%).
[0104]
Therefore, according to the optical waveguide and the method of manufacturing the same according to the present embodiment, in addition to the effects obtained by the configuration of the above-described first embodiment, the provision of the surface protective layer 56 allows the upper clad layer 53 to be formed. BPSG film can be prevented from being deteriorated due to moisture in the atmosphere. In the optical waveguide according to the present embodiment, in order to increase the proportion (wt%) of the B composition of the upper cladding layer 53 as compared with a general optical waveguide, a surface protective layer 56 is provided to reduce the deterioration of the upper cladding layer 53. Prevention is particularly effective.
(Sixth embodiment)
Next, an optical waveguide according to a sixth embodiment and a method for manufacturing the same will be described with reference to FIGS.
[0105]
The optical waveguide according to the present embodiment is different from the first embodiment in that a core layer (waveguide core) is formed as a BPSG film.
That is, as shown in FIG. 12, the present optical waveguide includes a core layer (GPSG film) 62 surrounded by clad layers (BPSG films) 61 and 63 formed on a substrate (Si substrate) 60. Is done. That is, the present optical waveguide is a buried optical waveguide in which a stripe-shaped (linear) core layer (waveguide core) 62 is buried with the cladding layers 61 and 63 (for example, a silica-based buried optical waveguide, silica glass). (System optical waveguide).
[0106]
In particular, in the present embodiment, the core layer 62 is formed of, for example, BPSG (boron / phosphorus-added silica glass; silica glass-based material). For example, as in the first embodiment, a trialkylsilyl compound may be used as an organic source for forming the core layer 62 as a BPSG film.
Here, BPSG is difficult to greatly increase the refractive index, but is excellent in low stress property. Therefore, by forming the core layer 62 as a BPSG film, the core layer 62 can be configured to have a linear expansion coefficient substantially equal to the linear expansion coefficient of the Si substrate 60. That is, the composition of the core layer 62 is designed so that the stress generated in the upper cladding layer 63 due to the difference in the linear expansion coefficient between the core layer 62 and the Si substrate 60 becomes zero (stress = 0), as shown in FIG. It becomes possible.
[0107]
Specifically, the composition of the core layer 62 is determined so as to be on the iso-stress line in the case of zero stress indicated by the broken line in FIG. That is, since the two-dot chain line in FIG. 13 indicates an equal refractive index line having a refractive index equal to the target refractive index of the core layer 62, the two-dot chain line and the broken line in FIG. The composition of the core layer 62 is determined so that the ratio (wt%) of the B composition and the P composition at the point where the stress line at the time of zero stress shown in FIG.
[0108]
Note that the other configuration and the manufacturing method thereof are the same as those of the above-described first embodiment, and thus the description thereof is omitted here.
Therefore, according to the optical waveguide and the method of manufacturing the same according to the present embodiment, in addition to the effects obtained by the configuration of the above-described first embodiment, the reduction of the stress generated in the upper cladding layer 63 which is the main cause of the birefringence of the optical waveguide In addition to realizing the above, it is also possible to realize the reduction of the stress generated in the core layer 62 and to further reduce the birefringence of the core layer 62, thereby reducing the polarization mode dispersion (PMD) and the polarization dependent loss (PDL). There is an advantage that you can.
[0109]
In the present embodiment, the core layer of the optical waveguide according to the above-described first embodiment is configured as a BPSG film. However, the present invention is not limited to this, and the above-described second to fifth embodiments are not limited thereto. The core layer of any one of the optical waveguides may be configured as a BPSG film.
(Seventh embodiment)
Next, an optical waveguide device according to a seventh embodiment will be described with reference to FIG.
[0110]
As shown in FIG. 14, the optical waveguide device according to the present embodiment has a structure in which heat insulating grooves 78A and 78B are formed in the optical waveguide of the first embodiment, and a thin film heater 77 is provided.
That is, as shown in FIG. 14, the optical waveguide of the present optical waveguide device has a core layer (GPSG film) 72 surrounded by clad layers (BPSG films) 71 and 73 formed on a substrate (Si substrate) 70. It comprises. That is, the present optical waveguide is a buried optical waveguide (for example, a silica-based buried optical waveguide, silica glass) in which a striped (linear) core layer (waveguide core) 72 is embedded in the cladding layers 71 and 73. (System optical waveguide).
[0111]
Heat insulating grooves 78A and 78B are formed in the optical waveguide configured as described above so as to increase the thermal resistance of the core layer 72, and are formed on the surface of the upper cladding layer 73 along the core layer 72. By providing the thin film heater 77, a phase modulator (optical waveguide device) using the thermo-optic effect (TO effect) is configured.
In the phase modulator configured as described above, for example, a thin-film heater 77 provided on the surface of the upper cladding layer 73 applies heat to the quartz-based optical waveguide to increase the temperature of the core layer 72, thereby changing its refractive index. Thus, the phase of an optical signal propagating in the optical waveguide can be controlled.
[0112]
In particular, in an optical waveguide using such a TO effect, it is preferable to use a Si substrate 70 having a low thermal resistance in order to prevent thermal interference between adjacent waveguide cores 72.
Here, the heat insulating grooves 78A and 78B are formed by removing the upper clad layer 73 and the lower clad layer 71 so that the surface of the substrate 70 is exposed. By providing such heat insulating grooves 78A and 78B, the thermal resistance of the core can be increased, and the power consumption can be reduced.
[0113]
In the present embodiment, an example in which a thin film heater and a heat insulating groove are provided in the optical waveguide of the above-described first embodiment is shown. However, the present invention is not limited to this, and the above-described second to sixth embodiments are not limited thereto. A phase modulator (optical waveguide device) may be configured by providing a thin film heater or a heat insulating groove in any of the optical waveguides in the embodiments.
For example, the optical waveguide of the above-described fourth embodiment may be provided with a thin-film heater or a heat insulating groove to constitute a phase modulator.
[0114]
In this case, the optical waveguide of the present optical waveguide device has a core layer surrounded by clad layers (BPSG films) 84, 81, 83, 85 formed on a substrate (Si substrate) 80, as shown in FIG. (GPSG film) 82. That is, the present optical waveguide is a buried optical waveguide (for example, a quartz-based buried optical waveguide) in which a striped (linear) core layer (waveguide core) 82 is embedded in the cladding layers 84, 81, 83, 85. (Waveguide, silica glass optical waveguide).
[0115]
In particular, as shown in FIG. 15, the lower cladding layer is composed of a first lower cladding layer 84 in contact with the substrate 80 and a second lower cladding layer 81 including a portion in contact with the core layer 82 (a portion near the core layer 82). It has a two-layer structure. As shown in FIG. 15, the upper cladding layer includes a first upper cladding layer 83 including a portion in contact with the core layer 82 (a portion near the core layer 82) and a first upper cladding layer 83 formed on the first upper cladding layer 83. It has a two-layer structure with two upper cladding layers 85.
[0116]
Heat insulating grooves 88A and 88B for increasing the thermal resistance of the core layer 82 are formed in the optical waveguide thus configured, and the thin film heater 87 is formed on the surface of the second upper cladding layer 85 along the core layer 82. Is provided, a phase modulator (optical waveguide device) using the thermo-optic effect (TO effect) is configured.
By the way, when the heat insulating grooves 78A and 78B are provided so as to expose the surface of the substrate 70 as in the present embodiment, the stress of the substrate 70 is relaxed at this portion, and the stress of the optical waveguide is reduced without the heat insulating grooves 78A and 78B. It may change compared to the part. Considering such a change in stress caused by the heat insulating grooves 78A and 78B, a structure in which the stress of the core layer 72 is small, for example, an optical waveguide structure as in the sixth embodiment (see FIGS. 12 and 13) is preferable. preferable. This is effective for reducing the birefringence of the optical waveguide and reducing the polarization mode dispersion (PMD) and the polarization dependent loss (PDL).
[0117]
In this embodiment and its modification, as shown in FIGS. 14 and 15 described above, the heat insulating groove is configured to penetrate the upper clad layer and the lower clad layer and reach the Si substrate. The structure of the groove is not limited to this.
For example, when a phase modulator (optical waveguide device) is configured by providing a thin-film heater and a heat insulating groove in the optical waveguide of the third embodiment, the following heat insulating groove structure may be used.
[0118]
First, as shown in FIG. 16, the optical waveguide of the present optical waveguide device includes a core layer (GPSG film) surrounded by clad layers (BPSG films) 91, 93, 95 formed on a substrate (Si substrate) 90. ) 92. That is, the present optical waveguide is a buried optical waveguide (for example, a silica-based buried optical waveguide, in which a stripe-shaped (linear) core layer (waveguide core) 92 is embedded in the cladding layers 91, 93, and 95. (A silica glass optical waveguide).
[0119]
In particular, as shown in FIG. 16, the upper cladding layer includes a first upper cladding layer 93 including a portion in contact with the core layer 92 (a portion near the core layer 92) and a first upper cladding layer 93 formed on the first upper cladding layer 93. It has a two-layer structure with two upper cladding layers 95.
Heat insulating grooves 98A and 98B for increasing the thermal resistance of the core layer 92 are formed in the optical waveguide thus configured, and a thin film heater 97 is formed on the surface of the second upper cladding layer 95 along the core layer 92. Is provided, a phase modulator (optical waveguide device) using the thermo-optic effect (TO effect) is configured.
[0120]
In this case, as shown in FIG. 16, the heat insulating grooves 98A and 98B remove the first upper cladding layer 93, the second upper cladding layer 95, and the lower cladding layer 91 so as to leave a part of the lower cladding layer 91. Formed by As described above, by changing the structure so that the surface of the Si substrate 90 is not exposed while leaving a part of the lower cladding layer 91 to such an extent that the power consumption is not deteriorated, the stress change can be suppressed. Thereby, the birefringence of the optical waveguide can be further reduced, and the polarization mode dispersion (PMD) and the polarization dependent loss (PDL) can be reduced.
[0121]
Further, for example, when a phase modulator (optical waveguide device) is formed by providing a thin film heater or a heat insulating groove in the optical waveguide of the above-described second embodiment, the following heat insulating groove structure may be used.
First, as shown in FIG. 17, the optical waveguide of the present optical waveguide device includes a core layer (GPSG film) surrounded by clad layers (BPSG films) 104, 101, 103 formed on a substrate (Si substrate) 100. ) 102. That is, the present optical waveguide is a buried optical waveguide (for example, a quartz-based buried optical waveguide, in which a stripe-shaped (linear) core layer (waveguide core) 102 is embedded in the cladding layers 104, 101, and 103. (A silica glass optical waveguide).
[0122]
In particular, as shown in FIG. 17, the lower cladding layer includes a first lower cladding layer 104 in contact with the substrate 100 and a second lower cladding layer 101 including a portion in contact with the core layer 102 (a portion near the core layer 102). It has a two-layer structure.
Heat insulating grooves 108A and 108B for increasing the thermal resistance of the core layer 102 are formed in the optical waveguide thus configured, and a thin film heater 107 is provided on the surface of the upper cladding layer 103 along the core layer 102. Thus, a phase modulator (optical waveguide device) using the thermo-optic effect (TO effect) is configured.
[0123]
In this case, as shown in FIG. 17, the heat insulating grooves 108A and 108B form the upper cladding layer 103, the first lower cladding layer 104, and the second lower cladding layer 101 such that a part of the first lower cladding layer 104 is left. Form by removing. As described above, by changing the configuration so that the surface of the Si substrate 100 is not exposed while leaving a part of the first lower cladding layer 104 to such an extent that the power consumption is not deteriorated, the stress change can be suppressed. Thereby, the birefringence of the optical waveguide can be reduced, and the polarization mode dispersion (PMD) and the polarization dependent loss (PDL) can be reduced.
[0124]
(Supplementary Note 1) An optical waveguide having a lower clad layer, a core layer, and an upper clad layer on a substrate, wherein the core layer is formed so as to be embedded in the upper clad layer and the lower clad layer.
The lower cladding layer is configured such that a softening temperature is higher than a softening temperature of the upper cladding layer by a predetermined temperature or more by a silica glass-based material formed using a trialkylsilyl-based compound as an organic source. Characteristic optical waveguide.
[0125]
(Supplementary Note 2) The lower clad layer has a first lower clad layer in contact with the substrate and a second lower clad layer in contact with the core layer,
The first lower cladding layer is configured to have a linear expansion coefficient substantially equal to the substrate,
The second lower cladding layer is configured such that a softening temperature is higher than a softening temperature of the upper cladding layer by a predetermined temperature or more by a silica glass-based material formed using a trialkylsilyl-based compound as an organic source. 3. The optical waveguide according to claim 1, wherein:
[0126]
(Supplementary Note 3) The trialkylsilyl compound has at least one of a Si—O—B bond, a Si—O—Ge bond, a Si—O—P bond, a Si—O—Ti bond, and a Si—O—Ta bond. 3. The optical waveguide according to claim 1, wherein the optical waveguide includes one or more couplings.
(Supplementary note 4) The optical waveguide according to any one of Supplementary notes 1 to 3, wherein the organic source includes an alkoxy compound in addition to the trialkylsilyl compound.
[0127]
(Supplementary note 5) The optical waveguide according to any one of Supplementary notes 1 to 4, wherein the upper cladding layer is configured to have a linear expansion coefficient substantially equal to a linear expansion coefficient of the substrate.
(Supplementary Note 6) The upper clad layer has a first upper clad layer in contact with the core layer, and a second upper clad layer formed on the first upper clad layer,
The first upper cladding layer is configured to have a linear expansion coefficient substantially equal to a linear expansion coefficient of the substrate,
The optical waveguide according to any one of supplementary notes 1 to 4, wherein the second upper cladding layer is configured to have a linear expansion coefficient larger than a linear expansion coefficient of the substrate.
[0128]
(Supplementary note 7) The optical waveguide according to any one of Supplementary notes 1 to 6, wherein the core layer is configured to have a linear expansion coefficient substantially equal to a linear expansion coefficient of the substrate.
(Supplementary Note 8) The optical waveguide according to any one of Supplementary Notes 1 to 7, wherein the substrate is a Si substrate.
[0129]
(Supplementary Note 9) The method according to any one of Supplementary Notes 1 to 8, wherein the upper cladding layer is formed of a silica glass-based material formed using a trialkylsilyl-based compound as an organic source. Optical waveguide.
(Supplementary Note 10) An optical waveguide device configured using the optical waveguide according to any one of Supplementary Notes 1 to 9,
A thin film heater provided on the upper cladding layer so as to be along the core layer;
An optical waveguide device, comprising: a heat insulating groove for increasing thermal resistance of the core layer.
[0130]
(Supplementary note 11) The optical waveguide device according to supplementary note 10, wherein the heat insulating groove is formed by removing the upper clad layer and the lower clad layer so that the substrate is exposed.
(Supplementary Note 12) The optical waveguide device according to supplementary note 10, wherein the heat insulating groove is formed by removing the upper clad layer and the lower clad layer so as to leave a part of the lower clad layer.
[0131]
(Supplementary Note 13) A method of manufacturing an optical waveguide in which a core layer is formed on a substrate so as to be embedded in an upper clad layer and a lower clad layer,
On the substrate, a silica glass-based material formed using a trialkylsilyl-based compound as an organic source is used to form the lower cladding layer so that the softening temperature is higher than the softening temperature of the upper cladding layer by a predetermined temperature or more. A cladding layer forming step,
A core layer forming step of forming a core layer on the lower cladding layer,
A waveguide core forming step of patterning the core layer to form a waveguide core having a desired pattern,
An upper cladding layer forming step of forming an upper cladding layer so as to surround the waveguide core formed on the lower cladding layer.
[0132]
(Supplementary Note 14) The lower cladding layer forming step includes:
Forming a first lower cladding layer having a linear expansion coefficient substantially equal to that of the substrate on the substrate;
A silica glass-based material formed on the first lower cladding layer using a trialkylsilyl-based compound as an organic source so that the softening temperature is higher than the softening temperature of the upper cladding layer by a predetermined temperature or more. 14. The method for producing an optical waveguide according to supplementary note 13, comprising a step of forming a lower cladding layer.
[0133]
(Supplementary Note 15) The upper cladding layer forming step includes:
Forming a first upper cladding layer having a linear expansion coefficient substantially equal to a linear expansion coefficient of the substrate so as to surround a periphery of the waveguide core formed on the lower cladding layer;
Forming the second upper cladding layer having a linear expansion coefficient larger than the linear expansion coefficient of the substrate on the first upper cladding layer. Production method.
[0134]
(Supplementary Note 16) In the lower clad layer forming step, the core layer forming step, and the upper clad layer forming step, a normal pressure CVD method is used to form the lower clad layer, the core layer, and the upper clad layer. The method for manufacturing an optical waveguide according to any one of supplementary notes 13 to 15, wherein:
[0135]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the optical waveguide, the method for manufacturing the same, and the optical waveguide device of the present invention, the sinking of the core layer (waveguide core) can be suppressed while suppressing the generation of cracks and bubbles. There is.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating an entire configuration of an optical waveguide according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a structure of tris (trimethylsilyl) borate (SiOB) as an example of a trialkylsilyl-based compound used as an organic source in the optical waveguide according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing crack and bubble generation regions for each composition of boron and phosphorus when a clad (BPSG film) is formed using a trialkylsilyl compound as an organic source in the optical waveguide according to the first embodiment of the present invention. 3 is a composition chart for explaining the following.
FIG. 4 is a composition chart of a trialkylsilyl-based compound used as an organic source in the optical waveguide according to the first embodiment of the present invention.
FIGS. 5A to 5D are views for explaining a manufacturing process in the method for manufacturing an optical waveguide according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating an entire configuration of an optical waveguide according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a composition chart of a trialkylsilyl compound used as an organic source in the optical waveguide according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view illustrating an entire configuration of an optical waveguide according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a composition chart of a trialkylsilyl compound used as an organic source in the optical waveguide according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view illustrating an entire configuration of an optical waveguide according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view illustrating an entire configuration of an optical waveguide according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view illustrating an entire configuration of an optical waveguide according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a composition chart of a trialkylsilyl compound used as an organic source in an optical waveguide according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view illustrating an entire configuration of an optical waveguide device according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view illustrating an entire configuration of an optical waveguide device according to a modification of the seventh embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a schematic cross-sectional view illustrating an entire configuration of an optical waveguide device according to a modification of the seventh embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a schematic cross-sectional view illustrating an entire configuration of an optical waveguide device according to a modification of the seventh embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing the entire configuration of a general optical waveguide, and is a view for explaining the problem.
FIG. 19 is a diagram showing a structure of triethyl borate (TEB) as an example of an alkoxy compound used as an organic source in a general optical waveguide.
FIG. 20 is a composition chart of a trialkylsilyl-based compound used as an organic source in a general optical waveguide, and is a view for explaining the problem.
FIG. 21 is a composition chart for explaining crack and bubble generation regions with respect to each composition of boron and phosphorus when a clad (BPSG film) is formed using an alkoxy-based compound as an organic source in a general optical waveguide. is there.
[Explanation of symbols]
10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 substrates
11,25,31,51,61,71,91 Lower cladding layer
21, 41, 81, 101 Second lower cladding layer
24, 44, 84, 104 First lower cladding layer
12, 22, 32, 42, 52, 62, 72, 82, 92, 102 core layer
13,23,36,53,63,73,103 Upper cladding layer
33, 43, 83, 93 First upper cladding layer
35, 45, 85, 95 Second upper cladding layer
56 Surface protective layer
77,87,97,107 Thin film heater
78A, 78B, 88A, 88B, 98A, 98B, 108A, 108B Thermal insulation groove

Claims (10)

基板上に下クラッド層，コア層，上クラッド層を有し、前記コア層が前記上クラッド層及び前記下クラッド層に埋め込まれるように形成される光導波路であって、
前記下クラッド層が、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いて形成されるシリカガラス系材料によって、軟化温度が前記上クラッド層の軟化温度よりも所定温度以上高くなるように構成されることを特徴とする、光導波路。An optical waveguide having a lower cladding layer, a core layer, and an upper cladding layer on a substrate, wherein the core layer is formed so as to be embedded in the upper cladding layer and the lower cladding layer,
The lower cladding layer is configured such that a softening temperature is higher than a softening temperature of the upper cladding layer by a predetermined temperature or more by a silica glass-based material formed using a trialkylsilyl-based compound as an organic source. Characteristic optical waveguide. 前記下クラッド層が、前記基板に接する第１下クラッド層と、前記コア層に接する第２下クラッド層とを有し、
前記第１下クラッド層が、前記基板とほぼ等しい線膨張係数を持つように構成され、
前記第２下クラッド層が、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いて形成されるシリカガラス系材料によって、軟化温度が前記上クラッド層の軟化温度よりも所定温度以上高くなるように構成されることを特徴とする、請求項１記載の光導波路。The lower cladding layer has a first lower cladding layer in contact with the substrate, and a second lower cladding layer in contact with the core layer,
The first lower cladding layer is configured to have a linear expansion coefficient substantially equal to the substrate,
The second lower cladding layer is configured such that a softening temperature is higher than a softening temperature of the upper cladding layer by a predetermined temperature or more by a silica glass-based material formed using a trialkylsilyl-based compound as an organic source. The optical waveguide according to claim 1, wherein: 前記トリアルキルシリル系化合物は、Ｓｉ−Ｏ−Ｂ結合，Ｓｉ−Ｏ−Ｇｅ結合，Ｓｉ−Ｏ−Ｐ結合，Ｓｉ−Ｏ−Ｔｉ結合及びＳｉ−Ｏ−Ｔａ結合のうちの少なくとも１つ以上の結合を含むことを特徴とする、請求項１又は２記載の光導波路。The trialkylsilyl compound may include at least one of a Si—O—B bond, a Si—O—Ge bond, a Si—O—P bond, a Si—O—Ti bond and a Si—O—Ta bond. The optical waveguide according to claim 1, wherein the optical waveguide includes a coupling. 前記上クラッド層が、前記基板の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を持つように構成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光導波路。The optical waveguide according to claim 1, wherein the upper cladding layer is configured to have a linear expansion coefficient substantially equal to a linear expansion coefficient of the substrate. 前記上クラッド層が、前記コア層に接する第１上クラッド層と、前記第１上クラッド層上に形成される第２上クラッド層とを有し、
前記第１上クラッド層が、前記基板の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を持つように構成され、
前記第２上クラッド層が、前記基板の線膨張係数よりも大きい線膨張係数を持つように構成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光導波路。The upper clad layer has a first upper clad layer in contact with the core layer, and a second upper clad layer formed on the first upper clad layer,
The first upper cladding layer is configured to have a linear expansion coefficient substantially equal to a linear expansion coefficient of the substrate,
The optical waveguide according to any one of claims 1 to 3, wherein the second upper cladding layer is configured to have a linear expansion coefficient larger than a linear expansion coefficient of the substrate. 前記コア層が、前記基板の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を持つように構成されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光導波路。The optical waveguide according to claim 1, wherein the core layer is configured to have a linear expansion coefficient substantially equal to a linear expansion coefficient of the substrate. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の光導波路を用いて構成される光導波路デバイスであって、
前記コア層に沿うように前記上クラッド層上に設けられる薄膜ヒータと、
前記コア層の熱抵抗を高める断熱溝とを備えることを特徴とする、光導波路デバイス。An optical waveguide device configured using the optical waveguide according to any one of claims 1 to 6,
A thin film heater provided on the upper cladding layer so as to be along the core layer;
An optical waveguide device, comprising: a heat insulating groove for increasing thermal resistance of the core layer. 基板上にコア層が上クラッド層及び下クラッド層に埋め込まれるように形成される光導波路の製造方法であって、
基板上に、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いて形成されるシリカガラス系材料によって、軟化温度が前記上クラッド層の軟化温度よりも所定温度以上高くなるように下クラッド層を形成する下クラッド層形成工程と、
前記下クラッド層上にコア層を形成するコア層形成工程と、
前記コア層をパターニングして所望のパターンを有する導波路コアを形成する導波路コア形成工程と、
前記下クラッド層上に形成された前記導波路コアの周囲を取り囲むように上クラッド層を形成する上クラッド層形成工程とを備えることを特徴とする、光導波路の製造方法。A method for manufacturing an optical waveguide formed so that a core layer is embedded in an upper cladding layer and a lower cladding layer on a substrate,
On the substrate, a silica glass-based material formed using a trialkylsilyl-based compound as an organic source is used to form the lower cladding layer so that the softening temperature is higher than the softening temperature of the upper cladding layer by a predetermined temperature or more. A cladding layer forming step,
A core layer forming step of forming a core layer on the lower cladding layer,
A waveguide core forming step of patterning the core layer to form a waveguide core having a desired pattern,
An upper cladding layer forming step of forming an upper cladding layer so as to surround the waveguide core formed on the lower cladding layer. 前記下クラッド層形成工程が、
前記基板上に、前記基板とほぼ等しい線膨張係数を持つ第１下クラッド層を形成する工程と、
前記第１下クラッド層上に、有機ソースとしてトリアルキルシリル系化合物を用いて形成されるシリカガラス系材料によって、軟化温度が前記上クラッド層の軟化温度よりも所定温度以上高くなるように第２下クラッド層を形成する工程とを含むことを特徴とする、請求項８記載の光導波路の製造方法。The lower cladding layer forming step,
Forming a first lower cladding layer having a linear expansion coefficient substantially equal to that of the substrate on the substrate;
A silica glass-based material formed on the first lower cladding layer using a trialkylsilyl-based compound as an organic source so that the softening temperature is higher than the softening temperature of the upper cladding layer by a predetermined temperature or more. 9. The method for manufacturing an optical waveguide according to claim 8, comprising a step of forming a lower cladding layer. 前記上クラッド層形成工程が、
前記下クラッド層上に形成された前記導波路コアの周囲を取り囲むように前記基板の線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数を持つ第１上クラッド層を形成する工程と、
前記第１上クラッド層上に、前記基板の線膨張係数よりも大きい線膨張係数を持つ第２上クラッド層を形成する工程とを含むことを特徴とする、請求項８又は９記載の光導波路の製造方法。The upper cladding layer forming step,
Forming a first upper cladding layer having a linear expansion coefficient substantially equal to a linear expansion coefficient of the substrate so as to surround a periphery of the waveguide core formed on the lower cladding layer;
Forming a second upper clad layer having a linear expansion coefficient larger than a linear expansion coefficient of the substrate on the first upper clad layer. Manufacturing method.
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